本文選題：PDC鉆頭 + 井底流場��； 參考：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：PDC鉆頭作為鉆井破巖的主要工具,其水力結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣決定著鉆頭的攜巖和冷卻效果。通過研究PDC鉆頭井底流場的流動情況能夠發(fā)現(xiàn)鉆頭水力結(jié)構(gòu)可能存在的問題,并及時改進鉆頭的水力結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的數(shù)值模擬方法存在軟件門檻高、操作過程繁瑣、重復(fù)性勞動多和分析效率低等問題,并且在評價準(zhǔn)則方面也存在著一些不足。針對以上問題,本文以現(xiàn)有的PDC鉆頭井底流場模擬技術(shù)為基礎(chǔ),針對PDC鉆頭井底流場的數(shù)值模擬及模擬技術(shù)的集成與開發(fā)進行了以下方面的研究:(1)PDC鉆頭切削齒的冷卻效果研究�；诂F(xiàn)有的PDC鉆頭切削齒熱磨損機理及溫度分布研究,簡化切削齒的生熱和傳熱模型,在井底流場數(shù)值模擬分析過程中,考慮井底流場對切削齒切削熱的影響,直接將切削齒齒面溫度作為切削齒冷卻效果的評判標(biāo)準(zhǔn)。(2)PDC鉆頭井底流場模擬技術(shù)的集成。針對不同的鉆井工藝,完善單相流、氣液兩相流、液固兩相流和氣液固三相流四種流場介質(zhì)的PDC鉆頭井底流場模擬技術(shù),完善PDC鉆頭攜巖和冷卻效果的評判方法;將網(wǎng)格劃分、CFD前處理、求解器求解和后處理為一體的PDC鉆頭井底流場模擬技術(shù)程序化,通過EASA商業(yè)封裝軟件對PDC鉆頭井底流場模擬技術(shù)進行知識封裝,建立起基于Web服務(wù)的PDC鉆頭井底流場模擬平臺。(3)PDC鉆頭井底流場模擬平臺的應(yīng)用�；赑DC鉆頭井底流場模擬平臺研究流道形狀對PDC鉆頭攜巖和冷卻效果的影響規(guī)律;對抽吸式微取芯PDC鉆頭進行水力結(jié)構(gòu)分析與現(xiàn)場應(yīng)用,現(xiàn)場結(jié)果表明優(yōu)選出的微取芯鉆頭的取芯效果和提速效果都表現(xiàn)良好。通過實例驗證表明,本文所開發(fā)的PDC鉆頭井底流場模擬平臺簡化了傳統(tǒng)數(shù)值模擬分析技術(shù)繁雜的操作過程,提高了分析效率,節(jié)約了人力與物力成本。PDC鉆頭井底流場模擬平臺不僅適用于常規(guī)PDC鉆頭,還適用于個性化PDC鉆頭,具有較強的工程實用價值。
[Abstract]:PDC bit is the main tool for drilling rock breaking, and its hydraulic structure determines the rock carrying and cooling effect.By studying the flow field in the bottom hole of PDC bit, the possible problems in the hydraulic structure of the bit can be found, and the hydraulic structure of the bit can be improved in time.The existing numerical simulation methods have some problems, such as high threshold of software, cumbersome operation process, more repetitive work and low efficiency of analysis, and there are also some shortcomings in evaluation criteria.In view of the above problems, based on the existing PDC bit bottomhole flow field simulation technology, this paper studies the cooling effect of PDC bit cutting teeth in the following aspects: numerical simulation of PDC bit bottom flow field and integration and development of simulation technology.Based on the existing research on the thermal wear mechanism and temperature distribution of PDC bit cutting teeth, the heat generation and heat transfer models of cutting teeth are simplified. The effect of bottom hole flow field on cutting heat is considered in the numerical simulation analysis of bottom hole flow field.The surface temperature of the cutting teeth is taken directly as the standard for evaluating the cooling effect of the cutting teeth. The integration of the flow field simulation technology in the bottom hole of the PDC bit is presented.According to the different drilling technology, the PDC bit bottom hole flow field simulation technology of four kinds of flow field media, single phase flow, gas-liquid two-phase flow, liquid-solid two-phase flow and gas-liquid-solid three-phase flow, is improved, and the evaluation method of rock carrying and cooling effect of PDC bit is improved.The PDC bit bottom-hole flow field simulation technology is programmed by pre-processing, solver solution and post-processing, and the knowledge of PDC bit bottom-hole flow field simulation is encapsulated by EASA commercial package software.The application of PDC bit bottom flow field simulation platform based on Web service is established.Based on the simulation platform of bottom hole flow field of PDC bit, the influence of channel shape on rock carrying and cooling effect of PDC bit is studied, and the hydraulic structure analysis and field application of PDC bit are carried out.The field results show that the core removal effect and the speed-raising effect of the selected micro-core bit are good.The example shows that the PDC bit bottomhole flow field simulation platform developed in this paper simplifies the complicated operation process of the traditional numerical simulation and analysis technology, and improves the analysis efficiency.The simulation platform of bottomhole flow field of PDC bit is not only suitable for conventional PDC bit, but also suitable for individualized PDC bit. It is of great practical value in engineering.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE921.1

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本文編號：1747512