| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第9-17页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-17页 |
| 1.2.1 控压钻井技术 | 第10-11页 |
| 1.2.2 控压钻井节流阀 | 第11-14页 |
| 1.2.3 冲蚀磨损研究现状 | 第14-15页 |
| 1.2.4 研究内容 | 第15-17页 |
| 第2章 新型筒形控压钻井节流阀 | 第17-29页 |
| 2.1 新型筒形控压钻井节流阀的研制 | 第17-24页 |
| 2.1.1 节流阀阀芯阀座轮廓曲线设计 | 第17-22页 |
| 2.1.2 阀体设计 | 第22-24页 |
| 2.2 新型筒形控压钻井节流阀控压特性验证 | 第24-27页 |
| 2.2.1 校内控压特性试验 | 第24-25页 |
| 2.2.2 钻井现场实验 | 第25-27页 |
| 2.3 新型筒形控压钻井节流阀现存问题 | 第27-28页 |
| 2.3.1 节流阀阀芯、阀座冲蚀问题 | 第27-28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 冲蚀仿真模型 | 第29-46页 |
| 3.1 基本物理方程 | 第29-31页 |
| 3.1.1 质量守恒方程 | 第29页 |
| 3.1.2 动量守恒方程 | 第29-30页 |
| 3.1.3 能量守恒方程 | 第30-31页 |
| 3.1.4 状态方程 | 第31页 |
| 3.2 湍流的数值模拟方法 | 第31-35页 |
| 3.2.1 涡黏模型 | 第32-33页 |
| 3.2.2 Reynolds应力模型 | 第33-34页 |
| 3.2.3 近壁区使用k-ε模型的问题及对策 | 第34-35页 |
| 3.3 CFD多相流模型 | 第35页 |
| 3.3.1 欧拉—拉格朗日法 | 第35页 |
| 3.3.2 欧拉—欧拉法 | 第35页 |
| 3.4 离散相模型(Discrete Phase Model,DPM) | 第35-39页 |
| 3.4.1 DPM模型的使用条件 | 第36页 |
| 3.4.2 颗粒运动方程 | 第36-38页 |
| 3.4.3 离散相边界条件 | 第38-39页 |
| 3.5 浓密离散相模型(Dense Discrete Phase Model,DDPM) | 第39-41页 |
| 3.5.1 定义颗粒的属性 | 第40页 |
| 3.5.2 定义曳力模型 | 第40-41页 |
| 3.6 定义颗粒冲蚀模型 | 第41-42页 |
| 3.6.1 Finnie模型 | 第41-42页 |
| 3.6.2 Bitter模型 | 第42页 |
| 3.6.3 半经验公式的广泛应用 | 第42页 |
| 3.7 控压钻井节流阀稀疏颗粒流冲蚀预测 | 第42-45页 |
| 3.7.1 实验方案 | 第43页 |
| 3.7.2 模型验证 | 第43-44页 |
| 3.7.3 冲蚀轮廓特征对比 | 第44页 |
| 3.7.4 固相颗粒的流动特性 | 第44-45页 |
| 3.8 控压钻井节流阀高浓度颗粒流冲蚀研究方法 | 第45页 |
| 3.9 本章小结 | 第45-46页 |
| 第4章 冲蚀单元实验 | 第46-61页 |
| 4.1 实验方案 | 第46-48页 |
| 4.1.1 实验布置 | 第46-47页 |
| 4.1.2 测试部分设计 | 第47-48页 |
| 4.2 测量设备及测量方案 | 第48-52页 |
| 4.2.1 水射流入射角度控制 | 第48-49页 |
| 4.2.2 磨料控制 | 第49-50页 |
| 4.2.3 数据测量 | 第50-52页 |
| 4.3 实验过程 | 第52-57页 |
| 4.3.1 砂密度测定 | 第52-53页 |
| 4.3.2 湿砂含水率测定 | 第53-54页 |
| 4.3.3 含砂率测定 | 第54-56页 |
| 4.3.4 砂粒粒径分布测定 | 第56-57页 |
| 4.4 试验数据记录与分析 | 第57-59页 |
| 4.4.1 冲蚀量-时间关系 | 第57-58页 |
| 4.4.2 冲蚀质量损失-角度关系 | 第58页 |
| 4.4.3 冲蚀轮廓测量 | 第58-59页 |
| 4.5 本章小结 | 第59-61页 |
| 第5章 新型筒形控压钻井节流阀优化设计 | 第61-75页 |
| 5.1 响应面法优化设计 | 第61-63页 |
| 5.1.1 设计参数(Parameter) | 第61-62页 |
| 5.1.2 实验设计(Design of Experiment,DOE) | 第62页 |
| 5.1.3 响应面(Response suuface) | 第62-63页 |
| 5.1.4 目标驱动优化(Goal Driven Optimization,GDO) | 第63页 |
| 5.2 优化流程 | 第63-64页 |
| 5.3 模型参数确定 | 第64-68页 |
| 5.3.1 平板冲蚀计算域模型 | 第64-65页 |
| 5.3.2 网格划分 | 第65页 |
| 5.3.3 边界条件 | 第65-66页 |
| 5.3.4 模型准确性验证 | 第66-68页 |
| 5.4 新型筒形控压钻井节流阀优化设计 | 第68-72页 |
| 5.4.1 优化设计对象及其参数化 | 第68-69页 |
| 5.4.2 划分网格 | 第69-70页 |
| 5.4.3 边界条件 | 第70页 |
| 5.4.4 计算设置 | 第70页 |
| 5.4.5 优化模块设置 | 第70-72页 |
| 5.5 优化结果分析 | 第72-74页 |
| 5.6 本章小结 | 第74-75页 |
| 第6章 结论与展望 | 第75-77页 |
| 6.1 结论 | 第75-76页 |
| 6.2 展望 | 第76-77页 |
| 致谢 | 第77-78页 |
| 参考文献 | 第78-81页 |
| 附录 | 第81-85页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 | 第85页 |
