高压钢粒子输送装置输送性能及密封结构分析

高压钢粒子输送是粒子冲击钻井中的关键技术之一。根据传统的螺旋输送装置,设计了一种新型高压钢粒子输送装置,将混合后的2.5mm钢珠与泥浆定量输送至井下。该装置具有如下特点:螺杆轴向力由减速器承担,高压密封装置采用高压机械密封,粒子在高压状态下且固液混合输送。以这种新型螺旋输送装置为研究对象,重点分析了新型螺旋输送装置对粒子输送的运动,以及粒子输送的输送角与螺杆和筒壁摩擦因数的关系,通过分析研究可知螺旋输送机螺杆与粒子的摩擦因数比筒壁与粒子的摩擦因数对输送效率的影响显著,制造加工螺旋输送机时应尽可能减小角螺杆与粒子的摩擦因数,以提高该装置的输送效率。此外,对装置中高压密封结构进行了分析。     

粒子冲击钻井中液体携带粒子环空返流试验研究

为了研究粒子冲击钻井系统中钻井液携带硬质球形钢粒子成功上返时，钻杆与井筒配合的不同环空间隙对钻井液临界流速的影响，本文采用清水代替钻井液进行了相关的试验。通过试验测得所需数据，借助量纲分析理论推导出试验相关因素之间关系，并结合试验数据提出了2.5mm的粒子在水中的体积分数为3%的情况下，能够成功上返时环空间隙Δd和清水临界流速v*的经验公式v*=0.136(Δd)^-0.44732。结果表明随着钻杆与井筒配合的环空间隙的增大，粒子成功上返时所需的环空中清水临界流速反而减小，且相应的临界粒子雷诺数也减小。     

量纲理论在粒子冲击钻井系统粒子分离效率研究中的应用

通过量纲分析对粒子冲击钻井分离系统实验台所得到的实验数据进行处理分析,结果发现钢质粒子损失率随着泥浆流量、黏度以及钢质粒子所占比例的增大而增大。量纲模型中表征几何特征、工作状态、泥浆流体特征以及流量等参数是主要影响因素。根据分析本文还提出了适用于多种泥浆工况下钢质粒子损失率的经验公式。