液控随钻扩眼器球座冲蚀规律及结构优化

作     者：徐泽庆 王德贵 刘少胡 李若雯 敬幸福 XU Zeqing;WANG Degui;LIU Shaohu;LI Ruowen;JING Xingfu

作者机构：长江大学机械工程学院湖北荆州434023 中国石油宝鸡石油机械有限责任公司陕西宝鸡721002 四川宝石机械石油钻头有限责任公司四川成都610000 

出 版 物：《机床与液压》 (Machine Tool & Hydraulics)

年 卷 期：2024年第52卷第12期

页      面：162-169,238页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中国石油天然气集团有限公司课题(2021DJ2702) 

主　　题：随钻扩眼器 冲蚀磨损 正交试验 优化设计 

摘      要：在随钻扩眼的过程中,扩眼器球座的冲蚀较为严重,尤其是球座旁通孔附近。基于冲蚀理论与固液两相流理论,结合DPM离散相模型对扩眼器球座进行冲蚀模拟分析,研究不同因素对扩眼器球座冲蚀的影响规律。此外,利用正交试验方法,研究各参数对冲蚀磨损的影响程度,并优化扩眼器球座结构。通过极差和方差分析可知:影响球座冲蚀磨损的因素依次为流量含砂比颗粒直径,最优工艺参数组合为:流量35 L/s、含砂比3%、黏度0.028 Pa·s、颗粒直径0.25 mm、颗粒密度1 500 kg/m~3,此时球座的冲蚀率最小,为4.52×10^(-6) kg/(m~2·s)。为了减少扩眼器球座的冲蚀,对球座进行结构优化,优化后球座旁通孔角度为顺时针倾斜45°、圆角半径为7 mm、个数为6,相比优化前的球座冲蚀率降低了24%。