一种脉冲射流工具的携岩仿真研究

来源：机床与液压杂志2021年第22期北京时间：

作者：王志亮，丛成，赵莹，何璟彬，方永，夏成宇

单位：长江大学机械工程学院；川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司；川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司；川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司；长江大学机械工程学院；长江大学机械工程学院

摘要：川南地区的大中斜度页岩气井因地层结构，在钻进过程中产生的岩屑极易沉积为岩屑床，使得钻杆摩阻增大，最终还会造成钻具断裂等重大井下事故。为了减少岩屑床的生成并提高井眼清洁度，提出一种新型脉冲射流工具，该工具既可以减少岩屑沉降，还可以破坏已存在的岩屑床。利用仿真分析软件ANSYS建立了新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的仿真模型，利用CFD-DEM(离散单元法)耦合对二者进行精确仿真，在改变岩屑粒径、钻井液密度、入口排量、井斜角等因素下，对比分析新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的岩屑运移能力。最终得出新型脉冲射流工具相比普通携岩钻杆可以更好地提高岩屑运移能力（利用脉冲高速流体对已沉降的岩屑进行搅动），并且其脉冲射流还可以破坏已存在的岩屑床的结论。该研究成果对减少井眼环空内岩屑总质量与提高钻井经济效益具有重要意义。

关键词：新型脉冲射流工具;离散单元法;模拟仿真;对比分析

基金资助：国家自然科学基金 (51405032)；页岩油气国重实验室开放基金（20-YYGZ-KF-GC-16）；油气藏地质及开发工程国家重点实验室基金（西南石油大学）（PLN2020-7）