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题名自进式直旋混合射流钻头结构优化与钻孔能力分析
被引量：3
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作者
杜鹏
张汶定
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机构
安徽理工大学机械工程学院
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出处
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期173-182,共10页
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基金
国家自然科学基金青年项目(51804007)。
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文摘
自进式射流钻头作为水力喷射径向钻井技术开采煤系气的核心部件,对钻井效率有决定性影响。为获取直旋混合射流钻头结构的最优参数,采用Fluent数值模拟与室内钻进试验相结合的办法,分析不同钻头结构参数下三维流场的速度特性,给出优化准则,并通过钻进试验加以验证,得到钻头的最优参数:中心孔孔径1.2 mm,叶轮槽槽宽0.7 mm,叶轮长度4.5 mm,叶轮径向长度3.5 mm,倾角45°,混合腔腔长6 mm。并通过理论分析解释了不同参数对钻头钻进速度产生变化的原因,主要是通过影响直旋混合射流中直射流与旋转射流的通量,进而引起射流三维的变化。采用灰色关联分析法得出各参数结构对钻进位移的敏感性系数由高到低依次为:中心孔孔径、叶轮槽宽、叶轮径向长度、混合腔腔长、叶轮倾角、叶轮长度。室内钻进试验结果表明:优化后的射流钻头具有更高的钻进效率,在关联分析中对钻进效率影响最大的是直射流与旋转射流通量,且直旋通量比在0.54时,射流能量分配较合理。研究成果对径向钻井煤层气、天然气开采中钻头的设计与结构优化具有指导意义。
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关键词
直旋混合射流钻头
径向钻井
三维速度
灰色关联度
钻进试验
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Keywords
straight-swirling mixed jet bit
radial drilling
three-dimensional velocity
grey correlation degree
drilling experiment
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分类号
TD231.62
[矿业工程—矿井建设]
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