曹龙龙，张恒春，王稳石，闫家，胡晨

（1.中国地质科学院勘探技术研究所，河北 廊坊 065000；2.中国地质调查局深部地质钻探技术研究中心，河北 廊坊 065000；3.中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083）

0 引言

常规取心钻进泥浆通过钻头水眼循环，进入钻头的岩心会直接接触泥浆，受到泥浆中滤液和部分固相组分的污染，使获取的目的地层岩心含油饱和度和地层孔隙度等重要数据失真［1-2］。密闭取心技术获取的岩心基本不受钻井液污染，能真实再现地层原始地质孔隙度、含油饱和度及水侵和含水率等数据［3-4］。KM型密闭取心钻具配套密闭取心钻头设计为胎块式孕镶金刚石钻头，钻头唇面设计为双水口，分别过流钻井液和密闭液［5-6］。应用计算流体力学（CFD），模拟分析钻头在井底正常钻进时钻井液和密闭液两相流过流钻头水口在井底富集状态，以直观的流体分析模拟还原实际钻进时的井底两相流流场特征，为钻头唇面冷却排屑的流体力学特征、密闭液漫流密闭岩心效果评价等提供参考依据［7-8］。

1 建模及控制方程

1.1 建模及计算条件设定

以KM216型密闭取心钻具配套Ø215.9 mm/Ø 124 mm钻头作为研究模型，该钻头为8个U形胎块式均布圆弧形底唇面，密闭液过流水口为8个直径16 mm的圆形水口，与钻井液的过流水口间隔式排布［9-10］，钻头三维结构和建模如图1和图2所示。

图1 密闭取心钻头三维结构Fig.1 3D structure of the sealed coring bit

利用三维建模软件构建钻头井底工作时的3D模型计算域，钻头底唇面与井底间距设为0.01 mm，钻头内壁面与岩心环隙间距设为1 mm，钻头外壁面与井壁间距设为2 mm，模型计算域如图3和图4所示。……