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钻柱旋转条件下大位移井井眼清洁评价研究

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摘要

为了解决大位移井、水平井钻井过程中容易出现岩屑沉积形成岩屑床,会增大钻柱摩阻甚至造成卡钻的问题,大位移井井眼清洁问题的核心是研究岩屑在井筒中的运移沉积规律。在岩屑运移理论研究方面,模型主要分为临界流速模型和分层模型两种。临界流速模型是以单一岩屑颗粒为研究对象,着眼于局部以观整体,预测井筒内不形成岩屑床时的环空返速的方法,准确计算环空临界携岩流速,能够对井眼是否清洁进行最直接有效的判断;分层模型则是直接着眼于岩屑床整体,观察整个岩屑床随外界作用力的变化而变化的运动规律,分层模型可以预测随着外界参数变化而变化的井筒岩屑床厚度,通过对井眼中岩屑床高度的计算,判断井眼清洁状况。 本文通过对大位移井岩屑颗粒进行受力分析,研究大位移井环空岩屑的运移特点及运移机理,分析影响岩屑运移的影响因素;同时,修正了岩屑颗粒所受拖曳力作用点的位置,建立了偏心环空螺旋流临界携岩流速预测方法,该方法综合考虑了井眼的形态、钻进状况、钻井液特性、钻柱状态等因素对临界携岩流速的影响;根据固液两相流理论,建立了考虑钻柱旋转影响的大位移井大斜度井段岩屑运移三层不稳定模型,对其进行求解并进行结果分析。

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