旋流式反循环钻头孔底流场模拟分析.pdf

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1、机械设计与制造第10期8MachineryDesign&Manufacture2014年l0月旋流式反循环钻头孔底流场模拟分析李莉佳，翟立新，殷琨(1．吉林大学建设工程学院，吉林长春130021；2．辽宁有色地质局101队，辽宁抚顺113008)摘要：贯通式潜孔锤反循环钻头结构经过不断的改进，已改善了反循环效果，但是在钻进坚硬、破碎地层和仰孔钻进作业中，仍存在反循环形成不彻底的问题。采用Fluent软件，结合无底喷孔的旋流式反循环钻头结构，分析了引射孔数量与孔径对引射孔仰角为60。，中心偏距为10．33mm的旋流式反循环钻头孔底流场的影响，为优

2、化旋流式反循环钻头结构参数提供理论依据。分析结果表明，当两个直径9ram引射孔均匀分布时，旋流式反循环钻头可形成最佳的反循环效果。关键词：反循环钻头；CFD流场模拟；结构参数优化中图分类号：TH16；P634．4+1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)10—000804NumericaISimulationforFlowFieldsInsideaReverseCirculationandSpiralAirflowHammerDrillBitontheBasisofFluentLILi-jia，ZHAILi-xin，YINKun

3、(1．CollegeofconstructionEngineering，JilinUniversity，JilinChangchun130021，China；2．WesternDrilling&ExploringEngineeringCo．，Ltd．，AttachedtoChinaNationalPetroleumCorporation，LiaoningFushun113008，China)Abstract：Thereisstillaproblemonformingcompletereversecirculationwhiledrillingw

4、ithreversecirculationdrillbitsinhardandfracturedstratumorinupwardboreholedrilling，thoughthestructureofthercve~ecirculationdrillbithasbeenoptimizedtoimproveitsformationofreversecirculation~Onthebasisofthestructureofspiralairflowhammerdrillbitwithoutinjectionnozzles，$Oj~wareFl

5、uenthasbeenusedtoanalyzetheeffectofthenumberofinuersuctionnozzles，thediameterofsuctionnozzles，alzinclinationangleof60。andacentraloffsetdistanceof10．33mmondowntheholeflowfieldofaspiralairflOWhammerdrillbit．Theresultscouldprovidenumericalsimulationparametersforoptimizingthenew

6、structureofaspiralairflowhammerdrillbit．Itcouldbeconcludedthatthebestreversecirculationofthespiralairflowhalnmerdrillbitcouldbeobtainedwhilethediameterofthehomogenousdistributedsuctionnozzleis9ram．KeyWords：ReverseCirculationDrillBit；CFDFlowFieldSimulation；StructureOptimizati

7、on1引言循环。如反循环形成的不彻底，孔底岩屑则不能及时排出，造成岩屑重复破碎，从而降低钻进效率和钻头寿命。因此如何使贯通式贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)技术与其它钻进方法相反循环钻头形成彻底的反循环是完善贯通式潜孔锤反循环连续比较，具有钻孔效率高，钻头寿命长，成孑L质量优，施工周期短，钻取心(样)技术的一个研究方向，而反循环钻头结构参数的优化对孔成本低，适应于冷冻及干旱缺水地区施工等优点，至2O世纪能否形成彻底的反循环至关重要。80年代以来，该项技术发展迅速，在地质岩芯勘探，工程地质勘察等施工领域得到了广泛应用[¨。贯通式潜孔锤反循环连续取

8、心为了提高反循环效果，于航等人在原有反循环钻头结构的技术以压缩空气为动力传输介质和孔底冲洗介质。贯通式潜孔锤基础上提出了采用无底喷孔结构的旋流式反循环