脉冲射流附壁自激水力振荡器振荡特性

为了降低钻进过程中钻柱与井壁间的摩阻,改善托压、卡钻等问题,基于脉冲射流放大原理研制出一种脉冲射流附壁自激水力振荡器。采用数值模拟方法,以振荡频率、压力脉动幅值、速度脉动幅值及轴向冲击力幅值为指标,对比常规水力振荡器与脉冲射流附壁自激水力振荡器的工作性能,并探究其结构参数对振荡性能的影响。结果表明:相较于常规水力振荡器,脉冲射流附壁自激水力振荡器的压力脉动幅值与轴向冲击力幅值提升了222%,速度脉动幅值提升了11%,具有更强的振荡性能。振荡频率、轴向冲击力幅值及速度脉动幅值均随喷嘴直径的增大而降低;附壁振荡腔长度对速度脉动幅值的影响不大;随着反馈流道宽度增加,轴向冲击力幅值呈先上升后下降的趋势。当喷嘴直径为6 mm、附壁振荡腔长度为92 mm时,该水力振荡器的最低振荡频率为45 Hz,最大轴向冲击力幅值为11.7 kN,最大速度脉动幅值为29 m/s,且脉动稳定,适用于深井和复杂井况等低频工况。研究成果可为脉冲射流附壁自激水力振荡器的设计提供理论依据。

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本文档关键词:射流,水力,脉冲,振荡,特性