粒子冲击钻井钻头内流道冲蚀特性研究.docx

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石油机械

2015年第43卷第11期CHINA

2015年第43卷第11期

?钻井技术与装备?

粒子冲击钻井钻头内流道冲蚀特性研究?

邢雪阳1徐依吉1杨勇1王刚庆2(1.中国石油大学（华东）石油工程学院2.江汉机械研究所）

摘要：粒子钻头喷嘴及内流道水力参数设计、冲蚀规律及防冲蚀和耐磨损研究对粒子冲击钻井技术的成败至关重要。通过理论分析、数值模拟及试验研究相结合的方法，设计了粒子钻井用射流喷嘴及流道结构，研究了粒子钻头内流道冲蚀特性，并提出了粒子钻头内流道防冲蚀和耐磨措施。研究结果表明，粒子钻头采用等径12mm锥直型双喷嘴组合，内流道收敛段和加速直线段长度分别为37和60mm,喷嘴入口直径25mm,收缩角半角10°;粒子钻头内流道由于过流断面突变存在多个低压漩涡区，可能导致内流道空蚀磨损，而冲蚀磨损主要在内流道底部，可通过倒角直径变大和内流道镀镍表面强化处理措施解决；钻头内流道最大冲蚀磨损率不到1%,冲蚀磨损较轻，说明内流道结构设计合理。

关键词：粒子冲击钻井；钻头；射流喷嘴；内流道；冲蚀磨损；空蚀；流场模拟

中图分类号：TE248文献标识码：Adoi:10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2015.11.008

ErosionCharacteristicsofInnerFlowChannelsoftheParticleImpactDrillingBit

XingXueyang1XuYiji1YangYong1WangGangqing2

(1.SchoolofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(Huadong);2.JianghanMachineryResearchInstitute)

abrasionresistanceoftheparticleimpactdrillingbitareessentialforthesuccessofparticleimpactdrillingtechnolo?Abstract

abrasionresistanceoftheparticleimpactdrillingbitareessentialforthesuccessofparticleimpactdrillingtechnolo?

gy.

gy.Throughtheoreticalanalysis,numericalsimulationandexperimentalstudy,theparticledrillingjetnozzleand

abrasionresistancemeasuresfortheinnerflowchannelareproposed.Theresultsshowthattheoptimalparametersflow

abrasionresistancemeasuresfortheinnerflowchannelareproposed.Theresultsshowthattheoptimalparameters

fortheparticleimpactdrillingbitisa12mmdiameterdualstraightconenozzle,37mmflowchannelconvergence

segmentand60mmacceleratesegment,withnozzleinletdiameterof25mmandhalfangleofthroatof10°.Several

low?pressurevortexflowareaispresentedduetoabruptchangeofflowpassages,andmayleadtocavitationwear.Theerosionismostlyobservedattheinnerflowchannelbottom,whichcanbeaddressedthroughenlargingthe