摘要：页岩气井水平段钻进过程中的岩屑堆积是造成钻井摩阻扭矩大、托压严重进而影响钻井速度的主要原因之一,因而抑制岩屑床生成、保持井眼清洁是确保水平段安全顺利钻进的重要前提。为了提高水平井段井眼清洁的效率,应用CFD数值模拟方法、采用欧拉—欧拉双流体模型并结合颗粒动力学理论,对所研发的带有“V”形叶片的新型水平井岩屑床清洁工具的螺旋角、转速参数诱导螺旋流动衰减规律及对岩屑颗粒重新悬浮分布的影响等进行了研究,进而优选了叶片旋转速度、叶片螺旋角等关键参数。研究结果表明:①随着转速的增加,环空底部的岩屑沉积发生了一定程度的偏转,转速越大偏转越明显;②环空压降损失随着螺旋角的增加而增大,在螺旋角较大时该现象表现更为明显;③在四川盆地南部地区长宁H25-7井进行的现场试验结果表明,使用新型水平井岩屑床清洁工具后钻进摩阻下降33%,起下钻通畅、无阻卡,新工具应用过程中未发生井下复杂事故,发挥了良好的井眼清洁作用,保证了后期下套管作业的安全顺利实施。结论认为,该工具不仅可以满足水平井岩屑床的清洗及钻井降本增效的需求,具有良好的推广应用价值,而且还可以为同类型岩屑床清洁工具的设计提供借鉴与参考。

摘要：四川盆地中部龙马溪组页岩地层硬度高、脆性强,钻井过程中井壁坍塌严重,阻卡频发。为解决钻井过程中井壁坍塌问题,测试了以四川盆地自201井为代表的深层页岩微细观组构、水理化性能及力学性能参数各向异性特征,并考虑井眼轨迹、层理缝产状、井筒-地层耦合渗流效应、层理缝力学弱面效应等因素,建立了深层脆性页岩水平井井壁稳定理论模型。实验结果表明:深层页岩脆性矿物含量高达70%,水化膨胀性极低,页岩基质力学强度高,但层理缝间强度低,页岩容易沿层理缝滑移崩落。模型计算结果表明:层理缝力学弱面效应影响明显,当井眼轨迹与层理缝面法向之间夹角满足一定角度,井壁倾向沿层理缝剪切滑移垮塌;井筒-地层间渗流效应不可忽略,压力穿透效应降低钻井液的有效径向支撑力,诱发层理缝起裂、延伸至崩落,合理的钻井液密度及有效封堵性可提高深层页岩水平井井壁稳定性。研究成果揭示了深层脆性页岩井壁坍塌作用机理,可为深层脆性页岩水平井关键工程参数设计提供理论依据。

摘要：岩屑床清除工具能够防止岩屑床形成,破坏已形成的岩屑床,有效解决水平井井眼清洁问题。许多学者开展了水平井岩屑清除技术研究,研制出不同类型的岩屑床清除工具,但在工具结构参数优化方面缺少深入研究,缺乏高效的岩屑床清除工具,制约了其进一步的开发与应用。文中设计了不同结构参数螺旋形岩屑床清除工具,通过CFD(计算流体动力学)数值模拟的方式,从叶片前后压降、切向速度、岩屑分布情况等方面分析了叶片长度、高度和叶片数对岩屑床清除工具作用效果的影响规律,为水平井岩屑床清除工具的研制与应用提供了重要的参考依据。

摘要：长宁区块韩家店~石牛栏组地层采用气体钻井过程中钻柱失效严重。为解决该问题,对长宁地区气体钻井钻井失效情况进行了统计分析,并从地质特征、钻具组合、钻头选择、井径扩大、井眼轨迹五个方面对钻柱失效进行了分析研究。研究表明,气体钻进过程中井眼轨迹剖面为"直-预增-降-增-稳-水平"出现断钻具的概率远高于井眼轨迹剖面为"直-增-稳-增(扭)-水平",建议若韩家店~石牛栏组采用气体钻井,井眼轨迹设计上部预增井斜不超过10°。