机械式自动垂直钻具执行机构内部流场规律研究

摘要

在科学钻探中,利用自动垂直钻井技术能够有效控制井斜。但是,现有机械式自动垂直钻具的执行机构需要较大排量的泵机来提供动力。若要降低排量,则要求执行机构的内部结构有良好的保压效果。为解决上述问题,提出一种内部带有泄流缝隙的新型执行机构,以提升其保压性能,并利用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)方法对其内部流体区域的流线分布进行模拟,分析泄流缝隙对流体区域压强产生的影响,以验证利用缝隙泄流实现保压的可行性;同时,通过对泄流缝隙宽度、长度等参数的敏感性分析,得到不同参数对新型执行机构保压效果的影响。结果表明,在泵机排量较小的条件下,新型执行机构仍具有良好的保压效果,对保压效果影响最明显的因素为泄流缝隙宽度;当泄流缝隙宽度小于0.2 mm时,该执行机构内部流体区域的整体压强较大,即其保压效果良好。由此可知,开设泄流缝隙可实现执行机构的性能优化,这对进一步提升机械式自动垂直钻具的纠斜能力具有重要意义。