唐 洋 姚佳鑫 王國榮 鐘 林 何玉發(fā) 劉清友,4 周守為

1.西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（湛江） 3.中海油研究總院有限責(zé)任公司 4.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué) 5.中國海洋石油集團(tuán)有限公司

0 引言

目前，有關(guān)天然氣水合物（以下簡稱水合物）的開采方式較多，然而對(duì)于具有海底埋深淺、膠結(jié)性差等特點(diǎn)的水合物[1-3]，傳統(tǒng)的開采方式有可能會(huì)導(dǎo)致水合物無序分解，進(jìn)而對(duì)水合物儲(chǔ)層穩(wěn)定性造成影響，從而誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[4-5]?；谏鲜鲈?，周守為院士提出了“水合物固態(tài)流化開采”的新工藝。該工藝的核心在于利用水合物在海底溫度和壓力的穩(wěn)定性，將含水合物的沉積物粉碎成細(xì)小顆粒后，再與海水混合、采用封閉管道輸送至海洋平臺(tái)，然后在海洋平臺(tái)進(jìn)行后期處理與加工[6-8]。然而，目前用于水合物固態(tài)流化開采的水合物破碎工具相對(duì)較少，在我國首次水合物固態(tài)流化開采作業(yè)中，所使用的射流破碎工具為常規(guī)的射流噴頭[9-11]，其存在著作業(yè)過程不可控、不可重復(fù)使用等問題，并且不能根據(jù)不同的鉆井工況進(jìn)行射流噴頭的自動(dòng)切換與連續(xù)運(yùn)作，需要反復(fù)起下鉆柱。為了解決現(xiàn)有射流破碎工具所存在的問題，筆者研發(fā)了一種用于水合物噴射破碎的壓控滑套，以期為后續(xù)的水合物固態(tài)流化開采作業(yè)提供幫助。

1 水合物噴射破碎壓控滑套設(shè)計(jì)

1.1 固態(tài)流化開采作業(yè)流程

水合物固態(tài)流化開采工藝流程[12]主要有以下幾個(gè)步驟：①下入帶有壓控滑套的連續(xù)管螺桿鉆具，完成水平井的鉆進(jìn)；②待其到達(dá)指定工作位置后，可短時(shí)間內(nèi)增大通入鉆井管柱內(nèi)的鉆井液流量至壓控滑套的開啟流量，以完成壓控滑套射流噴頭的開啟并封堵通入鉆頭的鉆井流量，使得鉆井液從射流噴頭高速噴出以射流破碎水合物；③回拖開采工具管串，邊破碎水合物儲(chǔ)層邊收集水合物與泥沙混合漿體，并經(jīng)過海底分離器對(duì)其進(jìn)行分離，分離后的泥沙將回填至采空區(qū)[13]，分離后的水合物通過密閉管道及舉升系統(tǒng)輸送至海上平臺(tái)，進(jìn)行后處理；④采集完畢后，可減小鉆井液流量至正常鉆進(jìn)流量，使滑套回彈關(guān)閉射流噴頭開啟通往鉆頭的鉆井液通道，換方向進(jìn)行水合物開采作業(yè)。

1.2 節(jié)流壓降原理簡述

流體在通過突然縮小管道時(shí)因流體流動(dòng)慣性力的作用，主流與壁面分離，在主流與壁面間將形成漩渦區(qū)[14]，具體情況如圖1所示，漩渦運(yùn)動(dòng)加劇了流體的湍動(dòng)，加大了能量損失；同時(shí)漩渦區(qū)和主流區(qū)不斷進(jìn)行質(zhì)量交換，漩渦運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)被主流帶向下游，加劇了下游一定范圍內(nèi)主流的湍動(dòng)強(qiáng)度，從而進(jìn)一步加大了能量損失，從而產(chǎn)生壓降[15-16]，所產(chǎn)生的壓降將作用在滑套上使其產(chǎn)生軸向推力。基于以上原理，設(shè)計(jì)了一種基于鉆井液流量控制的壓控滑套，以通過改變鉆井液流量大小的方式控制滑套的運(yùn)動(dòng)過程以完成射流噴頭的開啟與關(guān)閉。

圖1 節(jié)流壓降原理圖

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓控滑套工具結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要由滑套、射流噴頭、外筒體、彈簧、過流連接頭以及封堵塊等構(gòu)成，與現(xiàn)有的壓差滑套有所不同，壓控滑套利用鉆井液在流過滑套內(nèi)部產(chǎn)生局部阻力損失和沿程損失驅(qū)使其工作，其工作狀態(tài)與通入壓控滑套的鉆井液流量相關(guān)，不會(huì)因地層壓力變化而變化。

圖2 壓控滑套結(jié)構(gòu)示意圖

其工作過程可被分為3個(gè)階段：①水合物流化開采水平井井眼鉆進(jìn)，在此階段通入的鉆井液流量較小，壓控滑套上的噴頭將處于關(guān)閉狀態(tài)，鉆井液將經(jīng)由壓控滑套流向鉆頭，提供鉆井所需鉆井液；②完成水平井的鉆進(jìn)，回拖壓控滑套，進(jìn)一步擴(kuò)大破碎空間；可增大通入的鉆井液流量，使鉆井液在流經(jīng)壓控滑套內(nèi)部的滑套時(shí)推動(dòng)滑套壓縮彈簧，從而打開噴頭，封堵通入鉆頭的鉆井液通道，使大流量的鉆井液只從壓控滑套的噴頭處高速噴出，以擴(kuò)大破碎直徑；③完成回拖擴(kuò)徑作業(yè)后，可減小鉆井液流量至正常鉆進(jìn)所需鉆井液流量以關(guān)閉射流噴頭，從而進(jìn)行新的鉆進(jìn)作業(yè)。

2 滑套流場(chǎng)仿真分析

2.1 仿真幾何模型建立與網(wǎng)格劃分

滑套的結(jié)構(gòu)如圖3-a所示，在對(duì)其作流場(chǎng)分析時(shí)主要是對(duì)其內(nèi)部的流體流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行流場(chǎng)分析，具體結(jié)構(gòu)如圖3-b所示。

圖3 滑套三維模型與簡化流場(chǎng)計(jì)算域模型網(wǎng)格劃分圖

在流場(chǎng)分析中網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)劃分與數(shù)量直接影響計(jì)算精度和規(guī)模，針對(duì)物理模型的不同部位，網(wǎng)格劃分的疏密也不同。本研究對(duì)所建立的物理模型進(jìn)行自由四面體網(wǎng)格劃分，得到有限元網(wǎng)格模型（圖3-b）。

2.2 理論模型選擇與邊界條件

在仿真計(jì)算過程中針對(duì)湍流仿真計(jì)算的數(shù)學(xué)模型較多，其中主要包括：Spalart-Allmaras模型、k-ε模型、k-ω模型、雷諾應(yīng)力模型（RSM）以及大渦模擬（LES）等[17-18]。但其中Spalart-Allmaras模型主要適用于空氣動(dòng)力學(xué)流動(dòng)問題，不適合求解剪切流與壁面流問題[19]；k-ω模型主要適用于曲率流、分離流及射流等流動(dòng)現(xiàn)象的仿真，且其計(jì)算結(jié)果收斂相對(duì)困難[20]；而大渦模擬（LES）則主要適用于熱疲勞、振動(dòng)以及船舶浮力流動(dòng)等情況[21-22]。因此，適用于滑套內(nèi)部流動(dòng)情況計(jì)算的湍流模型主要有雷諾應(yīng)力模型（RSM）與k-ε模型，然而雷諾應(yīng)力模型（RSM）更加嚴(yán)格的考慮了流線型彎曲、漩渦、旋轉(zhuǎn)和張力的快速變化，它對(duì)于復(fù)雜流動(dòng)有更高的精度預(yù)測(cè)的潛力，但其非常消耗計(jì)算資源且需要高質(zhì)量的計(jì)算網(wǎng)格[23-24]；而k-ε模型是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)出的半經(jīng)驗(yàn)公式，其應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)且精度合理，在工程流場(chǎng)計(jì)算中得到廣泛運(yùn)用[25-26]。因鉆井液在滑套內(nèi)部的流動(dòng)過程相對(duì)簡單且本文主要針對(duì)工程實(shí)際問題，k-ε模型的計(jì)算精度完全能夠滿足需求，所以綜合以上因素，選擇k-ε湍流模型?，F(xiàn)對(duì)鉆井液在壓控滑套的滑套內(nèi)部流動(dòng)過程作如下假設(shè)：①流體是不可壓縮的牛頓流體；②滑套內(nèi)部流體物理特性保持不變；③流動(dòng)過程為等溫過程，因此不需要能量方程[27-29]。

滑套入口處采用速度入口邊界條件，其主要適用于不可壓縮流動(dòng)，因其允許駐點(diǎn)條件浮動(dòng)，如果將其用于可壓縮流動(dòng)，將導(dǎo)致非物理結(jié)果；出口采用壓力出口邊界條件；壁面采用非滑移壁面邊界條件[30]。

2.3 仿真結(jié)果分析

對(duì)壓控滑套工具內(nèi)部滑套的節(jié)流壓降原理做了詳細(xì)分析，其中主要包括對(duì)滑套入口錐角、流量的變化與滑套內(nèi)部壓降之間的關(guān)系分析以及對(duì)不同錐角情況下滑套內(nèi)部的沖蝕情況進(jìn)行分析，以確定出滑套的端部結(jié)構(gòu)尺寸與滑套所產(chǎn)生軸向力大小，從而為彈簧的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保證滑套在設(shè)計(jì)流量情況下能開啟與關(guān)閉射流噴頭，仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 滑套仿真云圖

表1 入口錐角影響滑套工作性能表

由圖4-a、表1可知，壓降主要由滑套入口處漸縮管段產(chǎn)生，由直管段所產(chǎn)生的壓降相對(duì)較小，且在同一出、入口尺寸與流量條件下，隨著入口處入口錐角的增加，鉆井液在流過壓控滑套內(nèi)部時(shí)所產(chǎn)生的壓降與所產(chǎn)生的軸向力大小也隨之增加；當(dāng)錐角由10°增加到30°時(shí)，滑套內(nèi)部壓降也由0.163 MPa增加到了0.213 MPa，軸向力大小也相應(yīng)地由301 N增加到391 N，壓降與軸向力的相對(duì)增長率達(dá)到最大值，在錐部角度達(dá)到30°以后，雖然壓降與軸向力隨著角度的增加有所升高；當(dāng)入口錐角達(dá)到180°時(shí)，滑套內(nèi)部壓降與軸向力能夠達(dá)到同等情況下的最大值（表1），隨著入口錐角的增大，鉆井液對(duì)滑套入口段的沖蝕也將加劇，當(dāng)入口錐角為10°時(shí)，滑套入口處的沖蝕率最大值為 0.15×10－4kg/(m2·s)，而當(dāng)入口錐角為120°時(shí)，滑套入口處的沖蝕率最大值可達(dá) 2.41×10－4kg/(m2·s)，在 120°度后隨著角度的增加，最大沖蝕率有所降低，當(dāng)錐角為180°時(shí)最大沖蝕率將減小到 2.05×10-4kg/(m2·s)，但沖蝕嚴(yán)重情況并未改善，如圖4-b所示，并且沖蝕情況最嚴(yán)重的地方主要發(fā)生在大直徑段向小直徑段過渡處。

綜合考慮以上因素，滑套端部的入口處錐角設(shè)置為30°，其在滿足同等情況下壓降與所產(chǎn)生軸向力盡可能大的同時(shí)，也極大地改善了錐面根部向小直徑段過渡處的沖蝕情況，使得過渡處的沖蝕率保持在 0.06×10－4～ 0.12×10－4kg/(m2·s)之間，而使整個(gè)入口段的最大沖蝕率變?yōu)?0.20×10－4kg/(m2·s)。

當(dāng)滑套尺寸一定時(shí)，通入滑套的流量大小與滑套內(nèi)部壓降、軸向力關(guān)系如圖4-c、表2所示。隨著鉆井液流量大小的增加，鉆井液在流過滑套內(nèi)部時(shí)所產(chǎn)生的壓降與軸向力也隨之增加，其中當(dāng)鉆井液流量從100 L/min增加到300 L/min時(shí)，壓降與軸向力的相對(duì)增長率較小，在300 L/min以后壓降與軸向力的相對(duì)增長率大幅度增加，其中壓降還是主要發(fā)生在滑套入口段錐部位置。

表2 入口鉆井液流量影響滑套工作性能表

考慮到當(dāng)滑套滑動(dòng)開啟射流噴頭時(shí)，滑套下端的軸向鉆井液流道將被封堵，因下端面采用的是端面密封的方式進(jìn)行密封的，因此，當(dāng)噴頭被開啟后，鉆井液在流過滑套時(shí)所產(chǎn)生的軸向力越大，下端端面的密封效果就越好?？紤]到實(shí)際工況條件下正常鉆進(jìn)時(shí)所需流量大小為300 L/min，將射流破碎流量大小設(shè)為 800 L/min。

依據(jù)正常鉆進(jìn)與射流破碎流量大小，設(shè)計(jì)計(jì)算出能準(zhǔn)確控制壓控滑套開啟與關(guān)閉的彈簧，其中所設(shè)計(jì)彈簧的行程與鉆井液流量的關(guān)系如圖5所示。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

為驗(yàn)證壓控滑套的可行性，依據(jù)仿真結(jié)果加工出了一套壓控滑套的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，如圖6所示。

圖5 壓控滑套狀態(tài)理論設(shè)計(jì)圖

圖6 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)照片

對(duì)其進(jìn)行了節(jié)流壓降原理實(shí)驗(yàn)與試壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中采用清水作為鉆井液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備參數(shù)如表3所示。實(shí)驗(yàn)采用3DY400/60型電動(dòng)試壓泵，試壓泵額定壓力60 MPa，試壓實(shí)驗(yàn)壓力40 MPa。

3.1 節(jié)流壓降原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

其實(shí)驗(yàn)流程如圖7所示，實(shí)驗(yàn)采用多級(jí)泵系統(tǒng)為壓控滑套提供鉆井液，多級(jí)泵從水槽吸水經(jīng)節(jié)流閥Ⅱ、電子流量調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥Ⅲ以及入水管進(jìn)入壓控滑套，然后經(jīng)回水管回到水槽。實(shí)驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)旁路上的電子流量調(diào)節(jié)閥將多級(jí)泵排出液體的一部分重新引入水箱來控制通入壓控滑套的鉆井液流量。

實(shí)驗(yàn)過程中，為保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減緩數(shù)據(jù)傳遞延遲誤差，在調(diào)節(jié)通入壓控滑套的流量時(shí)，應(yīng)采用分段調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要分為4個(gè)階段進(jìn)行：①當(dāng)通入流量小于300 L/min時(shí)，電子流量調(diào)節(jié)閥的開度每次可增加5%，并保持5 s，待顯示流量穩(wěn)定，觀察記錄相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后方可繼續(xù)調(diào)節(jié)；②當(dāng)通入流量大于300 L/min小于400 L/min時(shí)，電子流量調(diào)節(jié)閥的開度每次可增加3%，并保持8 s，待顯示流量穩(wěn)定，觀察記錄相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后方可繼續(xù)調(diào)節(jié)；③當(dāng)通入流量大于400 L/min時(shí)，電子流量調(diào)節(jié)閥的開度每次可增加1%，并保持10 s，待顯示流量穩(wěn)定后方可繼續(xù)調(diào)節(jié)，直到噴頭被完全開啟，回流管線流量為0；④按上述步驟，減小通入壓控滑套的鉆井液流量，觀察記錄相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

表3 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖7 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

為了便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)流程圖中的回流管線未被連接，實(shí)驗(yàn)過程中將工具置于射流破碎箱體中使其處于自由噴射狀態(tài)，當(dāng)通入滑套的流量大小為300 L/min時(shí)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的壓降大小為0.018 MPa，其與仿真值基本吻合，且所對(duì)應(yīng)的彈簧理論行程差值也相對(duì)較小，此時(shí)，壓控滑套狀態(tài)如圖8-a所示，射流噴頭未開啟，鉆井液均從壓控滑套下端流出。

圖8 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象照片

隨著通入鉆井液流量的增加，當(dāng)通入的流量達(dá)到 550 L/min 時(shí)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的壓降為 0.143 MPa，此時(shí)壓控滑套狀態(tài)如圖8-b所示，有少量鉆井液從噴頭處噴出。當(dāng)通入壓控滑套的流量大小達(dá)到800 L/min時(shí)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)壓降值為0.35 MPa，與理論值的差值為0.136 MPa，此時(shí)壓控滑套狀態(tài)如圖8-c所示，噴頭噴射強(qiáng)度較圖8-b明顯增加，但壓控滑套下端仍然有鉆井液流出，表明滑套未滑動(dòng)到設(shè)定位置，噴頭未完全開啟。當(dāng)通入壓控滑套的流量大小達(dá)到833 L/min時(shí)，噴射情況如圖8-d所示，從噴頭所噴出的水柱呈穩(wěn)定狀態(tài)，且壓控滑套下端未有明顯鉆井液流出，此時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的壓降達(dá)到了0.609 MPa，其與仿真值的差值為0.14 MPa。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)與理論設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比如圖9所示。

圖9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值對(duì)比圖

由圖9可知，隨著通入壓控滑套內(nèi)部鉆井液流量的增加，壓降與彈簧行程曲線變化趨勢(shì)大致相同，但隨著流量的增加，仿真值與實(shí)驗(yàn)值的差值也逐漸增大，導(dǎo)致這一趨勢(shì)的主要原因在于，仿真值主要是針對(duì)滑套內(nèi)部的壓降建立相關(guān)的仿真模型進(jìn)行仿真的，而實(shí)驗(yàn)測(cè)量值主要測(cè)量的是壓控滑套兩端壓力變送器之間的壓差值，且當(dāng)噴頭被完全開啟，壓控滑套下部通道被封堵時(shí)，位于壓控滑套下端的壓力為大氣壓，實(shí)驗(yàn)所測(cè)壓力主要為壓控滑套內(nèi)部的壓力且壓力值大小與射流噴頭數(shù)目與尺寸密切相關(guān)，所以當(dāng)壓控滑套內(nèi)部流量達(dá)到833 L/min，下端被封堵時(shí)，壓降值會(huì)突然上升。然而由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，噴頭完全開啟的實(shí)際流量大小為833 L/min，其與理論設(shè)計(jì)值之間的誤差為4.13%，在可被認(rèn)同的誤差范圍內(nèi)。

3.2 試壓實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證壓控滑套內(nèi)部滑套是否會(huì)因其所處環(huán)境壓力的變化而動(dòng)作，實(shí)驗(yàn)主要采用圖10所示的3DY400/60型電動(dòng)試壓泵為實(shí)驗(yàn)提供所需實(shí)驗(yàn)壓力，其能達(dá)到的最大壓力為60 MPa，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為清水。

圖10 試壓實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象照片

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①使用封堵頭封堵壓控滑套底部出口，并在壓控滑套上端連接打壓接頭，并使打壓接頭與電動(dòng)試壓泵相連接；②調(diào)節(jié)試壓泵上的流量控制閥門控制壓力大小，使得壓力加載梯度維持在5 MPa/次，完成每次加載后穩(wěn)壓2 min；③記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；④重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟兩次，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表4為記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析情況，因?qū)嶒?yàn)過程中各連接部位處存在泄漏，因此當(dāng)壓控滑套內(nèi)部壓力達(dá)到38 MPa時(shí)，壓力未能繼續(xù)增加，其壓力已超出實(shí)際工作時(shí)的壓力30 MPa，當(dāng)壓力值達(dá)到38 MPa左右時(shí)，接頭連接處因密封問題導(dǎo)致有少量泄漏以外，噴頭處未見有水噴出，因此，壓控滑套的啟閉過程不受其所處壓力環(huán)境的影響。

表4 試壓實(shí)驗(yàn)壓力值與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表

4 壓控滑套應(yīng)用前景

目前用于天然水合物射流破碎的擴(kuò)眼噴頭基本都采用常規(guī)的射流噴頭，其主要存在如下問題：射流噴頭在射流作業(yè)時(shí)不可控，且不可重復(fù)使用。不能實(shí)現(xiàn)鉆頭機(jī)械破碎鉆進(jìn)作業(yè)與射流破碎擴(kuò)徑作業(yè)的自動(dòng)切換從而保證整個(gè)過程連續(xù)運(yùn)作，使用現(xiàn)有的射流噴頭需要反復(fù)起下鉆柱，大大降低了水合物層鉆采效率，增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)以及作業(yè)成本。而壓控滑套主要針對(duì)常規(guī)射流噴頭所存在的問題進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)射流噴頭在鉆井作業(yè)中可根據(jù)具體工藝需求開啟與關(guān)閉，保證機(jī)械破碎鉆進(jìn)作業(yè)與射流破碎擴(kuò)徑作業(yè)自動(dòng)切換連續(xù)運(yùn)作，降低起下鉆柱次數(shù)與鉆井作業(yè)，因此其對(duì)于提高水合物固態(tài)流化開采效率有著廣大而深遠(yuǎn)的意義。

5 結(jié)論

針對(duì)水合物固態(tài)流化開采工藝的特點(diǎn)，本文運(yùn)用節(jié)流壓降原理創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種用于水合物固態(tài)流化開采的壓控滑套，并對(duì)壓控滑套內(nèi)部滑套進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)仿真結(jié)果加工出壓控滑套實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了壓力試壓實(shí)驗(yàn)與節(jié)流壓降原理實(shí)驗(yàn)，并得出如下結(jié)論。

1）仿真分析結(jié)果表明：滑套入口錐角為30°時(shí)所產(chǎn)生壓降與軸向力大小能在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上有效減小沖蝕對(duì)滑套錐面的損傷。

2）節(jié)流壓降原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，壓控滑套的全開啟流量為833 L/min，與設(shè)計(jì)開啟流量相比，誤差值為4.13%，滑套在開啟后也能在鉆井液流量達(dá)到300 L/min時(shí)回彈復(fù)位，有效關(guān)閉噴頭；本實(shí)驗(yàn)有效驗(yàn)證了節(jié)流壓降原理用于控制壓控滑套噴頭開啟與關(guān)閉的可行性。

3）試壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于密封問題，當(dāng)滑套內(nèi)部壓力達(dá)到38 MPa時(shí)，噴頭處有少量泄漏但未被開啟，且壓力已超過了實(shí)際工作時(shí)的壓力。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了壓控滑套滑套的驅(qū)動(dòng)方式與現(xiàn)有的壓差滑套的驅(qū)動(dòng)方式不同，滑套不會(huì)因所處環(huán)境壓力變化而運(yùn)動(dòng)，壓力的增加并不會(huì)驅(qū)動(dòng)滑套運(yùn)動(dòng)。

4）研究表明，采用節(jié)流壓降原理所產(chǎn)生的壓降驅(qū)動(dòng)滑套控制射流噴頭的開啟與關(guān)閉是可行的，其能夠滿足水合物固態(tài)流化開采作業(yè)需求。壓控滑套的運(yùn)用將減少起下鉆次數(shù)，降低起下鉆過程中鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)與作業(yè)成本，提高了鉆井的安全性。節(jié)流壓降控制原理在壓控滑套上的運(yùn)用將推動(dòng)其在別的井下工具中的運(yùn)用。