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题名基于CFD-DEM的循环阀清洁器携屑特性研究
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作者
胡伟
关宁
张燕萍
徐丙贵
张金亚
朱宏武
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机构
中国石油大学(北京)机械与储运工程学院
中国石油集团工程技术研究院有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第7期42-49,共8页
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基金
中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“多功能循环阀研究”(2023DQ03-11)。
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文摘
在钻井过程中,低效的钻屑输运会导致环空岩屑体积分数升高、等效循环密度(ECD)增大,从而引起工具磨损和井漏等问题。为此,开发了一种新型的井眼环空循环阀清洁器。基于H-B非牛顿流体模型,采用耦合的CFD-DEM计算方法,建立了多级井眼环空中循环阀清洁器的携屑特性数值计算模型。分析了循环阀清洁器水眼数量、水眼直径、水眼角度以及钻杆转速对携屑性能的影响。研究结果表明:增大水眼直径和数量,提高钻杆转速,均会导致环空岩屑体积分数升高,岩屑输运效率显著降低;当水眼数量为3、直径为10 mm时,携屑效果最佳;随着水眼角度增大,岩屑输运效率先增加后减小;在水眼角度为30°时,岩屑输运效率最高;在垂直井眼中,循环阀清洁器的旋转会产生旋流效应,容易引起岩屑的螺旋运移,从而延长岩屑在井眼中的停留时间,导致岩屑输运效率显著下降;转速越大,旋流作用越强,岩屑输运效果越差。在上述最优参数下,使用该清洁器后,环空井眼流量提升了近58%,整体岩屑输运效率提升了近10%。研究结论对提高环空岩屑输运效率,确保高效、安全的油气开发具有重要意义。
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关键词
多级井眼
循环阀清洁器
岩屑输运效率
CFD-DEM
水眼
钻杆转速
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Keywords
multi-stage borehole
circulating valve cleaner
cuttings transport efficiency
CFD-DEM
nozzle
drill pipe rotation speed
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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