粒子射流冲击钻井破岩装置喷嘴研究
[Abstract]:Starting from the acceleration mechanism of solid-liquid two-phase flow and rock breaking mechanism of particle jet impinging drilling, this paper analyzes five basic types of nozzle flow channel cylindrical nozzle, cone-straight nozzle. Structure and acceleration characteristics of streamline nozzle and elliptical nozzle. The mathematical model of the nozzle is established. Given a more appropriate velocity ratio of the particle to the drilling fluid, the accelerating track length required by the nozzle with different structures is calculated. The uniform parameters are set and the acceleration effect and flow field characteristics of five types of nozzles are simulated by FLUENT. When the ratio of the contraction section to the cylindrical section is appropriate, the velocity convergence of the two-phase flow is better for the cone-straight, streamlined and elliptical nozzles. The acceleration efficiency is high. The nozzle at the center of the particle jet impingement drilling bit can be regarded as a vertical jet approximately. The jet angle of the edge nozzle is determined by the position, that is, the position of the nozzle determines its attitude. For the nozzle with an incident angle of 20 掳, the movement state of a single straight cone nozzle, streamline nozzle and elliptical nozzle is simulated by FLUENT. It is proved that the flow channels of streamline and elliptical nozzles are more concentrated, and the approximate isokinetic interval distance is larger, which is favorable to rock breakage. For the multi-nozzle distribution of particle jet impingement drilling bit, the layout surface of two nozzles with center nozzle and any edge is intercepted, and the flow channel of particle jet impinging drilling bit is designed. Four edge nozzles are distributed from the center nozzle 30mm, and the connection between the adjacent two edge nozzles and the center nozzle is 90 掳angle. A model of two injection channels, the central nozzle and the edge nozzle, is established to simulate the structure of the nozzle and the effect of the orientation on the acceleration effect of the particle and the drilling fluid. It is proved that the injection energy conversion rate is reduced when the nozzle has an incident angle. The model of integral nozzle is established to study the bottom hole pressure state of static and rotating flow field when drilling fluid and particles satisfy the rock breaking effect. According to the annulus flow law of particle jet impingement drilling technology, the carrying mechanism of rock is ensured in normal operation. Drilling fluid can carry particles and cuttings back up the bottom-hole flow field cleaning. In this paper, the particle jet impingement test equipment is used to simulate the impact of particle jet on rock breaking. Through the experiment, it is proved that the designed nozzle runner can meet the requirements of drilling, and the rock breaking effect is compared with that of conical straight nozzle. The flow channel of streamline nozzle has good rock breaking effect.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE92
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李志;豆瑞锋;温治;刘训良;楼国锋;苏福永;冯霄红;董斌;;单孔射流冲击流动与换热过程的数值模拟[J];工业炉;2011年04期
2 薛桂诗;;氧射流冲击熔池参数的几种计算[J];四川冶金;1982年02期
3 周定伟,马重芳,刘登瀛;强润湿性液体在圆形断面喷嘴浸没射流冲击下沸腾的热滞后[J];化工学报;2001年11期
4 施春燕;袁家虎;伍凡;万勇建;;喷射距离对射流抛光去除函数的影响[J];红外与激光工程;2011年04期
5 ;液压射流冲击回转钻具研究试验动态[J];勘探技术;1973年03期
6 雷霆;何俊范;;用二维激光测速仪研究射流冲击下垂直平板内的壁面速度分布规律[J];云南冶金;1989年01期
7 周定伟,马重芳;圆形浸没射流冲击驻点时射流速度对传热影响的实验研究[J];化工学报;2002年10期
8 柳翠翠;姜泽毅;张欣欣;张成;马强;;圆形自由水射流冲击换热及喷嘴布置[J];化工学报;2011年05期
9 马恩祥;钱占民;蔡志鹏;杨剑青;;湍射流特性与氧气炼钢[J];化工冶金;1981年04期
10 孙方宏,傅玉灿,徐鸿钧,杨仁建;断续缓磨射流冲击强化磨削弧区换热的实验研究[J];航空精密制造技术;1999年01期
相关会议论文 前4条
1 樊靖郁;张燕;王道增;;浅水环境中含污染物横向射流三维浓度分布特性研究[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
2 陈晓梅;张德明;靖崇龙;许建伟;周久兵;窦智宇;李志春;;微孔砂轮射流冲击内外冷却技术在钛合金磨削中的应用研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
3 康景隆;;射流冲击流化床快速冻结[A];第2届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛文集[C];2004年
4 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
相关博士学位论文 前10条
1 黄飞;水射流冲击瞬态动力特性及破岩机理研究[D];重庆大学;2015年
2 余业珍;突片激励射流传热和混合特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 李念;自耦合射流及其对主射流矢量偏转研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 安庆龙;低温喷雾射流冷却技术及其在钛合金机械加工中的应用[D];南京航空航天大学;2006年
5 尹招琴;双射流汽车尾气流场超细颗粒的成核和凝并过程的研究[D];浙江大学;2008年
6 李德玉;基于低温气体环境冰粒即时制备及冰射流表面脱漆研究[D];中国矿业大学;2012年
7 周笑飞;井下发射过程燃气射流流场研究[D];北京理工大学;2015年
8 黄超;柱形装药气泡动态特性及射流冲击毁伤研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 张学成;磁射流抛光技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
10 陈yN;井底直接调制式脉冲粒子射流工具研制[D];中国石油大学(华东);2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 徐浩;横向射流影响管内水流压力的实验研究[D];重庆大学;2011年
2 刘华宁;战斗部射流冲击起爆与减敏规律研究[D];南京理工大学;2015年
3 李文珂;喷嘴结构参数对自激脉冲空化射流的影响研究[D];山东大学;2015年
4 刘玉龙;自激吸气脉冲液气射流喷嘴的数值模拟与试验研究[D];华北水利水电大学;2015年
5 梅雄;剧烈射流激扰室内沉积颗粒再悬浮的实验研究[D];大连理工大学;2015年
6 隆香花;高压气体微孔射流堆积粉料的破散性试验及参数研究[D];湘潭大学;2015年
7 马若虚;粒子射流冲击钻井破岩装置喷嘴研究[D];东北石油大学;2015年
8 王磊;旋转锥形射流的计算机模拟和实验分析[D];安徽理工大学;2007年
9 许国华;微小通道内液氮射流冲击传热和流动的实验研究[D];上海交通大学;2009年
10 聂世谦;两相流射流过程的数值模拟研究[D];太原科技大学;2011年
,本文编号:2317894
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/2317894.html