傾斜井眼內(nèi)巖屑運(yùn)移的數(shù)值計(jì)算與清巖工具設(shè)計(jì)流場計(jì)算.pdf

1、巖屑運(yùn)移問題是斜井、水平井和大位移井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)之一，如何保持良好的井眼清洗狀況對鉆井過程具有十分重要的意義。 論文通過對巖屑運(yùn)移機(jī)理的研究，將0°～90°的井段根據(jù)井斜角的不同分成了三個(gè)不同的井段，分別是0°～30°的直井段，30°～60°的中斜度井段和60°～90°的大斜度井段，并根據(jù)不同井段的巖屑運(yùn)移特征建立了不同的巖屑運(yùn)移模型。該數(shù)學(xué)模型利用了流體力學(xué)中的固液兩相流理論、巖屑床力學(xué)平衡條件和巖屑顆粒起動(dòng)分析，并針對不同

2、井段的巖屑運(yùn)移特點(diǎn)，引入了巖屑顆粒擴(kuò)散方程，在中斜度井段建立了兩層水力模型，在大斜度井段建立了三層水力模型。 在所建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，論文利用VisualBasic6.0開發(fā)了巖屑運(yùn)移軟件。通過該軟件，可以根據(jù)不同的鉆井工況輸入鉆井參數(shù)，經(jīng)計(jì)算可得巖屑床的無因次厚度、井眼環(huán)空的巖屑濃度以及最小攜巖返速和排量等結(jié)果。所得結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)果做比較，論證了計(jì)算結(jié)果的可靠性。論文通過計(jì)算分析單因素對無因次巖屑床厚度的影響，得出了與實(shí)

3、驗(yàn)和工程實(shí)踐較為一致的規(guī)律。將所建立的數(shù)學(xué)模型加以修改，論文中得到了在規(guī)定許用巖屑床厚度或巖屑濃度條件下的最小環(huán)空攜巖返速和最小環(huán)空攜巖排量的計(jì)算方法，并對單因素對返速和排量的影響進(jìn)行了計(jì)算分析說明。 根據(jù)對巖屑床清除與井眼清洗的理論與工程實(shí)踐方法的分析，論文提出了一種巖屑床清除工具。該工具可以加接于鉆桿中間，利用其水力清除和機(jī)械破壞的雙重作用來達(dá)到清除巖屑床的目的。論文對工具的設(shè)計(jì)提出了三種不同的方案，用SOLIDWORKS2