摘要：超临界二氧化碳钻井流体已在油田二次开发的侧钻井中成功应用。应用Angel模型计算了超临界二氧化碳钻井流体在不同状态下携岩最低返速,绘制了二氧化碳钻井流体在不同温度下携岩需要的最低返速与压力关系曲线。根据相似性原理,设计开发了超临界二氧化碳钻井流体循环模拟实验装置。通过实验揭示了携岩能力随井斜角变化规律,即井斜角为0°～36°携岩最容易;井斜角为36°～54°携岩开始变得困难;井斜角为54°～72°携岩最困难;井斜角为72°～90°携岩变得相对容易;在40°C和8.5MPa条件下完成携岩所需最低携岩返速为0.637～1.019m/s。随着井筒内压力增加,所需的最低携岩返速减少,即携岩能力逐渐增加。随着井筒内温度增加,所需的最低携岩返速逐渐增加,即携岩能力逐渐降低。实验结果与Angel理论模型的计算结果基本相符。

摘要：针对PDC钻头泥包问题,分析了钻头表面岩屑运移的原理。利用计算流体力学的理论和方法,建立了PDC钻头表面流体的流动方程和钻头冠部三维数据体模型。通过数值计算和数据分析,研究了钻头岩屑的起动条件,钻头冠部流体速度、压力分布等值线,形成了PDC钻头水力设计的基本原则。研究PDC钻头冠部速度流场分布是解决钻头表面岩屑颗粒起动而不产生泥包的直接途径。

摘要：水平井钻井液携岩问题是一个古老而崭新的课题。随着钻井技术向"优质、快速、安全"方向的发展,这一问题越来越受到人们的重视。本文通过对水平井实验装置的研究及改造,对水平井的岩屑运移规律有了直观的了解。实验中,观察并测量了环空流体返速、流态、钻杆的旋转及偏心、岩屑尺寸形状及不同钻井液等因素对岩屑运移的影响。通过分析实验数据,得到对水平井携岩的影响因素。

摘要：在常规钻井中,螺旋扶正器随钻柱高速旋转,钻井液通过螺旋扶正器时,螺旋扶正器产生的强力旋流必然会对钻井液的携岩举升产生不同程度的影响。文章以多相流理论为基础,建立三维流体动力学模型,并采用有限体积法,对该模型进行数值计算,定量评价了螺旋扶正器的携岩举升能力,计算结果表明,入口岩屑的初始浓度对携岩举升影响较大,随着初始岩屑浓度的增加,岩屑上返速度相应增大;颗粒直径越大,螺旋扶正器产生的强烈旋流携带效果越明显。螺旋扶正器的携岩举升数值分析结果对螺旋扶正器设计起到指导意义。

摘要：随着我国薄层低压油气藏的开发需求,充气欠平衡钻水平井技术成为国内外钻井界关注的热点,井眼净化不畅造成钻具摩阻扭矩的增大严重制约着水平井眼的延伸能力,气液固复杂多相流动,特别是认识固相运移规律是欠平衡条件下岩屑运移的核心内容。为此,在分析水平井与直井多相流条件下的岩屑受力与运移规律异同的基础上,根据气液固流动机理以及大平面沙丘颗粒运移理论,利用大型多相流实验台架开展了水平井段岩屑运移可视化实验,研究岩屑受力、运移形式及动态运移规律,获得了井眼净化注液量、注气量、液体流速、岩屑浓度等数据,进而对比找到了模拟携岩临界速度与实测携岩临界速度的误差,用实测速度修正了水平井井筒携岩临界速度预测数学模型,研究出了能够满足现场施工设计需要的钻进和循环工况的携岩速度模型和岩屑动态运移规律,对于优化钻井施工参数以及降低钻井安全风险均有重要意义。

摘要：气体钻井由于其低压,具有机械钻速高、避免井漏、消除泥页岩水化及保护储层等不可比拟的优势,目前在钻井界开展得如火如荼。但在超深井钻井过程中,面临地层高温、高压、产出流体相态复杂,这对环空携岩和安全是一个严峻的考验。通过理论与实验的综合研究结果表明,井筒环空流速、压力、动能从下到上逐渐增加,在井口处达到最大值,并且与地层产出流体相态和气体注入参数以及钻井工艺参数存在一定的关系,环空岩屑浓度从下到上呈减小趋势,在钻铤与钻杆连接处存在转折点。这为超深井气体钻井过程中设计注入参数,钻井参数以及携岩、井筒净化等提供了重要的依据。

摘要：松科2 井为国际大陆科学钻探计划（ICDP）支持的全球第-口钻穿白垩纪陆相沉积地层的大陆科学钻探井.该井二开（2 840 m）钻遇地层中伊蒙混层、伊利石和高岭石等黏土矿物总含量高达60% 以上,易水化分散导致缩颈和垮塌;二开上部套管？508 mm,下部井径Ф215.9 mm,上下两部分井径相差悬殊而导致岩屑返排困难.通过XRD 衍射矿物鉴定、室内钻井液材料复配以及现场岩心浸泡等实验分析,优选出适宜于大口径Ф311.2 mm 和？215.9 mm 取心工作的低成本钻井液体系.现场应用过程中,钻井液动塑比维持在0.45-0.82 Pa/（mPa·s）,润滑系数控制在0.11-0.14,泥饼黏附系数0.12-0.15,有效解决了携岩困难问题,并降低了长裸眼卡钻风险.在大口径取心试验、正式设计取心与全面钻进等作业频繁更换以及钻井液性能不断调整过程中,井内未发生大的坍塌与掉块,圆满完成了在491.12-510.94 m 段Ф311.2 mm 口径试取心试验,以及1 074.00-1 148.01 m 和1 182.74-1 256.01 m 段的Ф215.9 mm 口径设计取心任务.

摘要：气体钻井由于具有机械钻速高、防止井漏、消除泥页岩水化及保护储层等优势,已受到钻井界越来越多的青睐。但对气体钻井过程的排砂管线设计与安装,没有提出特别明确的要求。为此,文章通过对不同几何尺寸排砂管线的摩阻计算,重点对比分析了排砂管线长度、直径对环空携岩参数的影响,为今后气体钻井排砂管线优选提供了重要的参考依据。

摘要：近年来,气体钻井与常规钻井相比有着不可比拟的优势,所以在国内得到了广泛的应用。但是在实际钻进过程中还是出现了一系列问题,当地层出少量水后,环空携岩就会出现困难,由于水湿岩屑表面包裹上一层液膜使得岩屑颗粒间存在液桥力,相比干燥颗粒更容易聚团。当出现大颗粒岩屑团时,就会导致卡钻等井下复杂情况发生。文章对水湿岩屑颗粒间液桥力以及水湿岩屑与环空壁面间液桥力进行研究;并结合迪西地区某井实际气体钻井设计井段进行建模分析;得出合理的注气量来优化关键点处携岩效率。

摘要：现有岩屑清洗工具通过钻杆旋转对环空岩屑进行清洗,因钻杆转速较低,所以会影响工具的井眼清洁效率。鉴于此,设计了一种自旋转岩屑清洗工具。该工具可通过钻杆内部涡轮来实现叶片的高速旋转清洗。采用计算流体动力学对该工具的工作流场进行数值模拟分析,并设计了涡轮叶片的结构。从流线图、速度场和扭矩等角度对工具的清洗能力进行分析,分析结果表明:自旋转岩屑清洗工具比叶片固定式井眼清洁工具的流速提高了1.4倍,高转速下的平均周向涡流速度比低转速下的平均周向涡流速度提高约0.78 m/s。这说明自旋转岩屑清洗工具可使流体携岩和清岩的能力迅速提高,更有利于岩屑的携带和清除。所得结论可为自旋转岩屑清洗工具后续的研制和应用提供理论支持。