Estudio de Dinámica de Fluidos Computacional sobre Campos de Flujo Multifásico en el Fondo del Pozo Formados por Brocas de Diamante Policristalino Compacto en Perforación con Espuma
Autores: Wei, Lihong; Honra, Jaime
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de Dinámica de Fluidos Computacional sobre Campos de Flujo Multifásico en el Fondo del Pozo Formados por Brocas de Diamante Policristalino Compacto en Perforación con Espuma
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Pozos geotérmicos
Fluidos de perforación de espuma
Brocas PDC
Campo de flujo en el fondo del pozo
Diseño de estructuras hidráulicas
Simulación numérica
Licencia
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Los pozos geotérmicos de alta temperatura emplean frecuentemente fluidos de perforación de espuma y brocas de diamante policristalino (PDC). Comprender el campo de flujo en el fondo del pozo de las brocas PDC en la perforación con espuma es esencial para analizar con precisión su diseño de estructura hidráulica. Basado en la dinámica de fluidos computacional (CFD) y la teoría del flujo multifásico, este artículo establece una técnica de simulación numérica para el flujo multifásico gas-líquido-sólido en la perforación con espuma utilizando brocas PDC, combinada con un método de evaluación de estructura hidráulica cualitativa y cuantitativa. Este método se aplica para simular el campo de flujo en el fondo del pozo de una broca PDC de seis palas. Los resultados muestran que la velocidad de flujo de la fase de aire en el fluido de perforación de espuma es generalmente mayor que la de la fase de agua. Algunos dientes de corte de las palas exhiben efectos de limpieza y enfriamiento deficientes, con dientes de corte individuales que muestran signos de daño por erosión y flujo cruzado de recortes entre canales. Para abordar estos problemas, es necesario optimizar el ángulo de pulverización de la boquilla y el diseño del canal para mejorar la distribución de energía hidráulica, aumentar la eficiencia de perforación y extender la vida útil de la broca. Este estudio proporciona nuevas ideas y métodos para desarrollar la tecnología de perforación geotérmica en la simulación numérica de un campo de flujo trifásico gas-líquido-sólido. Además, el método de evaluación cualitativa y cuantitativa combinada ofrece nuevas perspectivas y enfoques para la investigación y la práctica en ingeniería de perforación.
Descripción
Los pozos geotérmicos de alta temperatura emplean frecuentemente fluidos de perforación de espuma y brocas de diamante policristalino (PDC). Comprender el campo de flujo en el fondo del pozo de las brocas PDC en la perforación con espuma es esencial para analizar con precisión su diseño de estructura hidráulica. Basado en la dinámica de fluidos computacional (CFD) y la teoría del flujo multifásico, este artículo establece una técnica de simulación numérica para el flujo multifásico gas-líquido-sólido en la perforación con espuma utilizando brocas PDC, combinada con un método de evaluación de estructura hidráulica cualitativa y cuantitativa. Este método se aplica para simular el campo de flujo en el fondo del pozo de una broca PDC de seis palas. Los resultados muestran que la velocidad de flujo de la fase de aire en el fluido de perforación de espuma es generalmente mayor que la de la fase de agua. Algunos dientes de corte de las palas exhiben efectos de limpieza y enfriamiento deficientes, con dientes de corte individuales que muestran signos de daño por erosión y flujo cruzado de recortes entre canales. Para abordar estos problemas, es necesario optimizar el ángulo de pulverización de la boquilla y el diseño del canal para mejorar la distribución de energía hidráulica, aumentar la eficiencia de perforación y extender la vida útil de la broca. Este estudio proporciona nuevas ideas y métodos para desarrollar la tecnología de perforación geotérmica en la simulación numérica de un campo de flujo trifásico gas-líquido-sólido. Además, el método de evaluación cualitativa y cuantitativa combinada ofrece nuevas perspectivas y enfoques para la investigación y la práctica en ingeniería de perforación.