钻机钻孔过程环形流道内气力排屑特性的研究

简介

针对旋冲钻孔过程存在孔底岩屑堵塞的问题,基于气固两相流理论,考虑岩屑颗粒碰撞对气力排屑特性的影响,建立了环形流道内岩屑碰撞接触受力模型及气力排屑环形流道模型,采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模拟垂直环形流道内气力排屑过程,得到了气流速度、排屑气压与岩屑粒径对气力排屑特性的影响规律。结果显示随着气流速度的增大,流场压力损失先减少后增加,存在最佳排屑气流速度18m/s,当低于该速度时,岩屑难以及时排出;排屑压力减小导致环形流道中心区域岩屑浓度上升,导致压降增加;岩屑粒径小于1mm容易集聚成带状流动,当岩屑粒径在(2~4)mm范围内时,利于岩屑的排出。为岩石钻具的钻孔及排屑工艺参数选择提供了依据。