摘要:随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节，扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢，扩孔率大，可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器，采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷，运用计算流体力学理论，采用标准k-湍流模型，对喷射孔在不同角度和直径下的流场进行模拟分析。模拟结果表明：作用于扩孔刀翼切削齿的流体速度和动压力受喷射孔角度、直径和环空钻井液综合影响；随着喷射孔角度α从40°递增至90°，作用于切削齿的流体速度呈类余弦曲线变化；随着喷射孔直径d从4 mm增大到10 mm，作用于切削齿的流体速度和动压力呈抛物线型变化；综合考虑冲刷效果、加工性能和喷射流体与环空钻井液的相互作用，优选α=70°、d=8 mm。陆地试验和浅海试验证明，扩张式随钻扩孔器结构功能可行，扩孔尺寸满足套管正常跟管钻进需求，优选的喷射孔角度和直径可对刀翼形成良好冲刷，有效防止泥包产生。研究成果可为大洋钻探不同规格的随钻扩孔器设计提供参考依据。

摘要:气举反循环钻进工艺具有钻进效率高、工艺配套简单、孔内干净等特点，广泛应用于工程实践中。但由于配套的双壁钻具结构设计主要依据经验进行，在理论研究方面不成熟，导致对工程应用中出现的问题缺乏深度分析。文章借助数值模拟研究方法对气举反循环技术中双壁钻杆环形空间与气水混合器两个重要部件的流场速度与压力特征进行数值仿真。结果表明：减少双壁钻杆环形空间的变径或增加变径长度更有利于减少压力损失和能量损耗，气水混合器完全对称的进气孔结构更有利于上返速度的均匀性，减少堵塞问题的发生。研究结果可为气举反循环钻具的设计及解决实际工程问题提供参考。

摘要:密闭取心是一种特殊取心作业，通过密闭取心钻具与密闭取心钻头配合，在密闭液作用下实现岩心与钻井液隔离，可获得地层原始含油饱和度及油水动态等数据。密闭钻头设计为双流道结构，要满足钻井液过流冲洗冷却钻头唇面、携带岩屑要求，同时密闭液在井底可形成富集区域，有效保护岩心免受钻井液污染，密闭取心钻头流道参数是密闭取心钻头设计的关键。本文运用计算流体力学理论，采用k-epsilon湍流模型及连续性方程对KM型密闭取心钻具配套密闭取心孕镶金刚石钻头的两相流井底流场进行数值模拟，研究钻头唇面两相流混流状态、流体压力、流速、剪切应力分布特征等，分析了流场特征对钻头密闭效果、钻进效率和寿命等的影响，验证了密闭取心孕镶胎块式金刚石钻头流道结构设计参数，提出了钻头两相流流道优化设计建议。

摘要:针对黄土地层，提出利用空气代替钻井液的反循环气体喷射技术。但现有技术对反循环气体喷射钻头切削土体的能力没有具体优化讨论。利用fluent软件，优化反循环喷射钻头结构参数，对不同底喷孔直径、底喷孔数量、底喷孔扩大段直径、底喷孔扩大段数量、喷射孔数量5个结构参数进行模拟分析。分析结果表明，在进风流量一定的情况下，增加底喷孔的数量或增大底喷孔的直径会削弱钻头的空气射流切削能力和反循环能力。底喷孔直径为3 mm，底喷孔个数为2个，底喷孔扩大段直径为8 mm，底喷孔扩大段长度为5 mm，内喷孔数量为5个时，反循环喷射钻头喷射能力和反循环能力最优。

摘要:复杂地层取心和孔壁稳定一直是困扰地质钻探界的2大技术难题。以汶川地震科钻为例，5个钻孔都在断裂带上，地层极破碎、松软。针对部分孔段取心率低问题，设计一种新型阶梯式隔水底喷取心钻头，利用CFD技术对钻头孔底流场进行数值分析，优化钻头排水槽结构、泥浆性能和水力参数，寻找一种最佳组合，为提高岩心采取率、预防堵心，提高孔壁的稳定性奠定基础。

摘要:涡轮叶片的型线设计对涡轮钻具的性能影响很大。以外径为127 mm地质钻探用涡轮钻具为例，采用五次多项式来设计涡轮叶片的型线，使用SOLIDWORKS三维造型软件绘制了涡轮叶片的三维模型，并导入ANSYS FLOTRAN CFD模块，对不同粘度下的涡轮叶片的水力性能进行了分析，获得了较为直观的速度场和压力场分布状况。结果证明，通过CFD分析，可以很好地将叶片型线的缺陷和不同状态下的涡轮钻具水力性能展现出来，对涡轮叶片的水力性能预测具有指导作用。

摘要:通过简化空气反循环钻头体内部流场特性，运用空气动力学与流体力学知识对钻头体内流量分配关系首次进行计算，得到了相应的流量分配方程式。可以看到，所列方程组具有唯一的解析解，该研究将有效确定钻头结构相关参数，且为确定空气反循环钻头在钻井过程中钻头体内各点处流场特性提供帮助。

摘要:利用CFD数值模拟手段，对射流元件内部流场进行模拟，并对数据进行分析研究,得出结论为：在空载作用下，元件在一侧出流。赋予不同的主喷嘴流量，元件的属性各参量变化不大，可见，元件结构既定，元件射流附壁属性基本确定。该模拟仿真分析丰富了射流元件内部流动的理论研究，完善了参数设计,这对射流式冲击器的设计理念和理论研究有很好的指导意义。

摘要:采用三维有限元方法分析了基坑开挖工程在防渗体出现局部失效情况下，引起渗流在失效部位的集中及渗流场空间状况。提出了以一维通道嵌入三维块体的方法模拟管涌发展过程及渗流场变化特征。讨论了管涌通道渗透性对基坑管涌发展规律的影响。

摘要:根据多年深基坑降水实践，总结出了利用多孔抽水试验实测流场确定井点降水设计的方法，该方法简便、实用、可操作性强，经过在衡水电厂和西柏坡电厂深基坑降水设计中应用，设计方案效果良好。