袁军，邹德永，刘笑傲

（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580）

切向导入式旋流喷嘴辅助PDC钻头破岩实验

袁军，邹德永，刘笑傲

（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580）

为了提高PDC钻头在研磨性地层中的机械钻速，延长使用寿命，采用室内实验和现场验证的研究方法，设计了一种切向导入式旋流喷嘴。文中对旋流喷嘴的关键结构参数进行了优化，与普通圆喷嘴进行了破岩效果对比，并将旋流喷嘴应用到PDC钻头上，进行了现场验证试验。相同条件下，非对称切向导入口喷嘴的破岩效果比对称切向导入口喷嘴的破岩效果好，当切向导入口数量为3个、角度为30°和圆锥收缩角度为20°时，旋流喷嘴的破岩效果最好。切向导入式旋流喷嘴产生的破碎坑冲蚀体积是普通圆射流的4.00～5.60倍。现场应用结果表明，旋流PDC钻头的机械钻速比普通PDC钻头提高了51%～67%，并且延长了钻头使用寿命。

PDC钻头；旋转射流；切向导入式旋流喷嘴；研磨性地层

0　引言

PDC钻头作为一种切削型破岩工具，在钻进研磨性地层时，受压持效应的影响，岩屑无法及时离开井底，引起重复切削，加速切削齿的磨损，造成PDC钻头机械钻速下降［1-3］。旋转射流是近年来发展起来的一种新型射流技术，具有三维流动速度，能够起到改善井底流场、清洗岩屑和冷却钻头的作用，同时起到辅助破岩的作用［4］。国外学者采用示踪颗粒高速摄影和井底测压等方法，对喷嘴和流道的组合形式进行了大量的研究［5-9］，揭示了流量、喷嘴位置、尺寸等参数对流动特性的影响规律；……