杜 鹏，张汶定

(安徽理工大学 机械工程学院，安徽 淮南 232001)

针对我国“富煤缺油少气”的能源结构，煤系气的开采已经成为国内外研究的新兴趋势[1-2]，而通过极小半径径向钻井技术可以有效地进行煤系气开采，也是国内外研究的重点趋势之一[3-4]。该技术中最核心的部件为射流钻头，主要由钻头体与叶轮2 部分组成。而钻头结构参数优化将直接影响到破煤钻井开采煤系气的效率，目前该技术中应用最广泛、作业效率最高的是直旋混合射流钻头。

直旋混合射流属于组合射流[5]，兼具直射流能量集中与旋转射流具有较大冲击面积的优势，同时由于射流在冲击破碎煤岩时能量均匀，所以能沿着预设定位置进行破岩前进，偏离度更小。相比目前应用到的多喷嘴射流钻头与旋转射流钻头[6-12]，其优势更加明显。

J.D.Buckman 等[13]设计出应用于径向钻进技术中的新型直旋混合射流钻头，针对该射流钻头，国内众多专家学者进行研究。张小宁等[14]采用数值模拟的方法研究了直旋混合射流井底冲击流场。吴德松等[15]对中心孔孔径、叶轮出口切向角度、收缩角等定性分析研究了其对射流流场的影响规律。毕刚等[16]通过对直旋混合射流钻头内外流场模拟实验，进一步探究了射流流场的特点。杜鹏等[17-19]通过数值模拟、3DPIV 等方法研究了叶轮中心孔、切槽倾角、直旋混合比、喷嘴长径比等关键参数对流场的影响，并对直旋混合射流钻头最大钻进深度进行预测，比较全面地给出了钻头优化设计准则。……