[发明专利]脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法及射流发生器

权利要求书

1.一种脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，建立由钻头内环空和射流发生器振荡腔体内环空所构成的有限元模型，对所述有限元模型进行流体力学数值模拟计算，获得分别改变所述有限元模型中的不同参数的参数值时所述有限元模型的流体变化规律，根据流体变化规律选择各参数的最佳参数值。

2.根据权利要求1所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述参数包括振荡腔体出入口直径比、振荡腔体收缩锥角角度和振荡腔体长径比。

3.根据权利要求1所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述流体变化规律包括射流速度分布规律、射流压力分布规律、脉冲压力幅值规律、脉冲频率规律、上返速度分布规律、上返压力分布规律和整体压力大小规律。

4.根据权利要求1所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述建立由钻头内环空和射流发生器振荡腔体内环空构成的有限元模型的方法具体为：

根据钻具和钻头尺寸，建立由钻头内环空和射流发生器振荡腔体内环空所构成的三维几何模型；

定义所述三维几何模型各计算域的物性参数；

对所述三维几何模型进行网格划分，获得有限元网格模型；

根据所述物性参数分别建立入口流速、出口压力、湍流强度和水力直径的边界条件。

5.根据权利要求1所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述对所述有限元模型进行流体力学数值模拟计算，获得分别改变所述有限元模型中的不同参数的参数值时所述有限元模型的流体变化规律的方法具体为：

采用非稳态LES湍流模型和正交分析法，对所述有限元模型中的振荡腔体出入口直径比、振荡腔体收缩锥角角度和振荡腔体长径比参数建立有限元分析计算单元，所述有限元分析计算单元包括：

第一分析计算单元，用于在所述振荡腔体长径比的参数值范围内，固定所述振荡腔体出入口直径比和所述振荡腔体收缩锥角角度的参数值，获得流体变化规律；

第二分析计算单元，用于在所述振荡腔体出入口直径比的参数值范围内，固定所述振荡腔体长径比和所述振荡腔体收缩锥角角度的参数值，获得流体变化规律；

第三分析计算单元，用于在所述振荡腔体收缩锥角的参数值范围内，固定所述振荡腔体长径比和所述振荡腔体出入口直径比的参数值，获得流体变化规律。

6.根据权利要求5所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述振荡腔体长径比的参数值范围为0.6～1.5。

7.根据权利要求5所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述振荡腔体出入口直径比的参数值范围为1.1～1.4。

8.根据权利要求5所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法，其特征在于，所述振荡腔体收缩锥角角度的参数值范围为100°～150°。

9.一种射流发生器，具有振荡腔体，所述振荡腔体采用如权利要求1-8任一项所述的脉冲钻井用射流发生器振荡腔体设计方法设计得到，所述振荡腔体的外径为35mm～40mm，振荡腔体长径比为1.1～1.2，振荡腔体出入口直径比为1.15～1.25，振荡腔体收缩锥角角度为110°～120°。