【摘 要】
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对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题.为此,提出了高压CO2气体射流—PDC齿复合破岩技术,并采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟软件与实验室试验相结合的方法,分析了喷嘴直径、喷距、压降对高压CO2射流—PDC齿复合破岩井底流场的影响,进而分析了井底高压CO2射流携岩增强的机理.研究结果表明:①提高喷嘴压降和增大喷嘴直径有利
【机 构】
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西南石油大学机电工程学院岩石破碎学与钻头研究所;油气钻井技术国家工程实验室·西南石油大学钻头研究室;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学;西南石油大学机电工程学院岩石破碎学与钻头研究所
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对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题.为此,提出了高压CO2气体射流—PDC齿复合破岩技术,并采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟软件与实验室试验相结合的方法,分析了喷嘴直径、喷距、压降对高压CO2射流—PDC齿复合破岩井底流场的影响,进而分析了井底高压CO2射流携岩增强的机理.研究结果表明:①提高喷嘴压降和增大喷嘴直径有利于增强射流对岩石的打击效果,增大喷嘴直径还可以增加射流冲击范围;②增大喷距会导致高压CO2射流对岩石表面打击力大幅度降低;③岩屑的运移轨迹规律在有、无射流切削的情况下差别明显,花岗岩在射流的作用下,切削齿前部的累积岩屑很少,岩屑在射流携带作用下沿切削齿两侧呈扇形向后运移;④高压气体射流可以显著提高岩屑的排出,进而提高PDC齿切削效率.结论认为,该研究成果可以指导高压CO2射流—PDC齿复合破岩工具的研制,有助于欠平衡高压气体钻井技术的进一步完善.
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