反循环钻头井底流场研究及其新产品开发

针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法 ,即反循环气体钻井技术 ,开发了反循环钻头新产品 ,该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规 311.1mm钻头巧妙地改造为反循环钻头 ,在设计中最重要的参数是反循环钻头挡板 (skirts)形状、结构尺寸以及反循环钻头中心孔眼流道形状和其结构尺寸参数 ,这些参数直接影响井底流场分布及其流体的排屑能力。在研究中把这些参数做为重点进行结构优化设计。用计算流体动力学软件PHOENICS将CAD模型转换为CFD模型 ,对所设计的反循环钻头进行井底流场的计算机仿真模拟研究 ,优化出反循环钻头结构参数和流体入口参数 ,最终优化结果用Pro/E参数化软件开发出了反循环钻头结构参数 ,并在成都总机厂试制了 2只反循环钻头新产品。本研究成果对于复杂地层油气井开采具有重大的意义和应用价值 ,同时可在国内复杂地层钻井技术中推广应用。