發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 09:06

【摘要】：PDC鉆頭作為鉆井破巖的主要工具,已經(jīng)在石油勘探開(kāi)發(fā)工作中廣泛應(yīng)用,其性能優(yōu)劣直接影響著鉆井效率、鉆井質(zhì)量和鉆井成本。鉆頭的水力性能決定著井底的攜巖和鉆頭表面的冷卻效果,通過(guò)分析PDC鉆頭的井底流場(chǎng)情況,才能更加合理地優(yōu)化水力結(jié)構(gòu),發(fā)揮水力能量對(duì)井底的輔助破巖及攜巖的作用,獲取最佳的鉆進(jìn)性能�，F(xiàn)有大多數(shù)文獻(xiàn)對(duì)于PDC鉆頭井底流場(chǎng)的研究以單相流流場(chǎng)分析為主,并未充分考慮巖屑運(yùn)動(dòng)對(duì)流場(chǎng)的影響。此外,運(yùn)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行PDC鉆頭井底流場(chǎng)數(shù)值模擬的前后處理過(guò)程較為繁瑣,耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、工作量大且效率低。 針對(duì)以上問(wèn)題,本文以多相流流動(dòng)理論為基礎(chǔ),針對(duì)PDC鉆頭井底流場(chǎng)的數(shù)值模擬及快速分析方法進(jìn)行了以下方面的研究： (1)開(kāi)展了針對(duì)不同鉆井工況的數(shù)值模擬研究,包括單相流、氣液兩相流(泡沫介質(zhì))、鉆頭沖蝕、液固兩相流(泥漿鉆井)、氣液固三相流(泡沫鉆井)的數(shù)值模擬研究,在考慮井底巖屑對(duì)流場(chǎng)影響的情況下,進(jìn)一步完善多相流理論,建立接近實(shí)際工況的PDC鉆頭多相流流場(chǎng)計(jì)算模型。 (2)基于上述5種不同的數(shù)值模擬理論,利用UG軟件、Workbench軟件、CFX軟件以及Microsoft-Excel的二次開(kāi)發(fā)技術(shù),建立了流場(chǎng)建模模塊、前處理模塊及仿真結(jié)果后處理模塊,形成了針對(duì)PDC鉆頭井底流場(chǎng)專用模擬分析平臺(tái)。 (3)基于建立的PDC鉆頭流場(chǎng)快速數(shù)值模擬專用模塊對(duì)某型6刀翼PDC鉆頭進(jìn)行了單相流、液固兩相流以及氣液固三相流的數(shù)值模擬研究,與常規(guī)數(shù)值模擬方法相比,該快速方法顯著地縮短研究周期,提高了仿真效率。此外,針對(duì)應(yīng)用于吉林油田的個(gè)性化PDC鉆頭進(jìn)行了流場(chǎng)分析及水力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明改進(jìn)后的PDC鉆頭性能表現(xiàn)良好。 本論文所開(kāi)發(fā)的快速數(shù)值模擬方法能在一定程度上提高建模及數(shù)據(jù)分析效率、縮短個(gè)性化PDC鉆頭產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,該方法的發(fā)展及推廣具有較強(qiáng)的工程實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE921.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2607338