一种适用于普通PDC钻头的新型超高压流道设计.pdf

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1、第42卷第4期石油钻探技术Vo1．42No．42O14年7月PETROIEUMDRILLINGTECHNIQUESJu1．，2014●钻采机械doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2014．04．023一种适用于普通PDC钻头的新型超高压流道设计韩立国，周龙昌，徐依吉。，吴琪(1．中石化胜利石油工程有限公司塔里木分公司，山东东营257052；2．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580)摘要：为了突破井下水力增压器只能与特制钻头配套使用的局限性，进行了适用于普通PDC钻头的新型超高压流道设计。根据高压管压力损耗计算，设

2、计了新型分流结构，确定了导流管直径和长度；通过超高压水射流分析，优化了喷嘴结构、喷嘴圆锥段收缩角、喷嘴尺寸参数；通过室内系统测试，验证了不同压力下各部件及连接处的密封性能。由理论分析得知，分流机构上端的理论壁厚下限为3．1mm，综合考虑施3-．流量和压力影响，设计超高压管道直径8nMTI，配合高压软管长度400mm，高压水射流喷嘴最大流量系数下的收缩角为13。，高压喷嘴出口段圆柱段的长度选取喷嘴出口直径的2～4倍。现场试验表明，新型超高压流道使平均机械钻速提高71．95。研究得出，超高／k．x~流道直联式流道系统的分流装置、导流装置、超高压喷嘴满足了现

3、场作业要求，井下增压器直接与普通PDC钻头配合使用拓宽了其应用范围。关键词：PDC钻头喷嘴直联式流道分流装置导流装置中图分类号：TE921．1文献标识码：A文章编号：1001—0890(2014)04—0120—05ANewDesignofUltrahighPressureFlowChannelforCommonPDCBitHanLiguo，ZhouLongchang2，XuYiji。，WuQi(1．TarimBranch，SinopecShengliOilfieldServiceCorporation，Dongying，Shandong，257052

4、，Chi—na；2．SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Qingdao，Shandong，266580。ina)Abstract：InordertoovercomethelimitationthatdownholesuperchargercouldonlysupportspecialPDCbit，anewdesignofultrahighpressureflowchannelforcommonPDCbitwasdeveloped．Basedoncal～cula

5、tionofpressurelOSSinhigh—pressurepipe。anewshuntmechanismwasdesignedandthediameterandlengthofdiverterhoseweredetermined．Throughanalysisofultrahighpressurewateriet，thenozzlewasoptimizedinstructure，contractionangleofconeanditssize．Bylaboratorytesting，thesealingperformanceofallparts

6、andconnectionsunderdifferentpressureswasverified．Theoreticalanalysisshowedthatlowerlimitofwallthicknessattopoftheshuntmechanismwas3．1mm．Consideringflowrateandpressureinoperation，diameterofultrahighpressurepipewasdesignedas8mm，matching400ram-longhighpressurehose；shrinkageangleofh

7、igh—pressurewateretnozzleatmaximumflowcoefficientwasdesignedas13。；lengthofcylindricaloutletsectionofthehigh～pressurenozzlewasdefined2—4timesthatoftheoutletdi～ameter．FieldtestdemonstratedthenewdesignallowedaverageROPtoincreaseby71．959／6．Therefore，shuntdevice，divertingdeviceandult

8、rahighpressurenozzleoftheultrahighpressuresyste