矿业研究与开发

作者：基于FLUENT数值模拟的径向水射流钻头前端结构参数优化

关键词：水射流径向井;多孔射流钻头;孔眼参数;结构优化;数值模拟

多孔射流钻头是地面水射流径向钻井技术的核心部件.针对现有研究未考虑前端结构参数对射流动力性能的影响,构建多孔钻头前端结构模型,基于FLUENT数值模拟软件,分析了射流速度、射流压力、湍流强度等水射流破岩性能参数.通过控制单一变量,研究喷嘴长径比、喷嘴排列紧密度等结构参数对径向水射流钻头射流动力特性的影响规律,进而优化多孔钻头前端结构参数.结果表明:中心喷嘴钻头形成的最大射流压力更大,可达不含中心喷嘴钻头的2.3倍,更利于破岩并保证破岩孔眼形状规则;圆弧形流道钻头中心喷嘴与侧向喷嘴之间的射流效果差异最小,射流压力较均衡,射流性能较好;中心喷嘴几乎不受布置半径影响,侧向喷嘴布置半径优选范围在3.5~4.5mm,在布置半径为3.5mm时,钻头射流能量较为集中,布置半径为4.0mm 时射流速度最大;中心喷嘴长径比为4.0时射流相对较稳定,湍流强度在距中心喷嘴出口2~5mm区间内低于23％,侧向喷嘴长径比为4.5时射流等速核最长,射流速度相对较大,湍流强度最小.

来源：2024年第12期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

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