钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究
大位移井钻柱振动规律研究
大位移井钻柱振动规律研究引言在油气开采过程中，井下钻井作业是至关重要的环节，而大位移井钻柱振动问题一直是制约井下钻井作业安全和效率的重要因素。
针对大位移井钻柱振动问题的研究具有重要的理论和实际意义。
本文将对大位移井钻柱振动规律进行研究，以期为井下钻井作业的安全和高效进行提供理论支撑。
一、大位移井钻柱振动的影响因素1.1 井下地层条件井下地层的条件会直接影响到钻井作业的振动情况。
不同的地层条件对井下钻井作业的振动表现会有所差异。
1.2 钻井工艺参数钻井工艺参数包括钻头旋转速度、钻压和进给速度等，这些参数的不同组合对于井下钻柱振动会产生不同的影响。
1.3 钻柱结构及材料钻柱的结构和材料也会对井下振动产生一定的影响。
不同的钻柱结构和材料对于振动的影响不同。
1.4 钻井液性质钻井液的性质会对振动产生一定的影响，包括密度、黏度和化学成分等。
1.5 其他因素除了以上因素外，地质构造、井眼形态等因素也会对井下大位移钻柱振动产生影响。
二、大位移井钻柱振动的数学模型2.1 振动的动力学方程大位移井钻柱振动的动力学方程可以用如下的形式表示：m\frac{d^2x}{dt^2} + c\frac{dx}{dt} + kx = F(t)m为钻柱的质量，c为阻尼系数，k为刚度，F(t)为外力。
2.2 大位移井钻柱振动分析通过对动力学方程的分析，可以得到大位移井钻柱振动的一些基本特性，包括振幅、频率和相位等。
这些特性对于理解和控制井下振动具有重要意义。
三、大位移井钻柱振动的实验研究3.1 实验内容针对大位移井钻柱振动问题，可以进行一系列的实验研究。
通过不同的地层条件、钻井工艺参数和钻柱结构等因素的组合，进行井下振动的实验研究。
3.2 实验方法实验方法主要包括现场井下实验和室内模拟实验两种。
现场井下实验可以直接采集井下振动数据，但操作难度大；室内模拟实验可以通过模拟井下条件，对振动进行研究。
四、大位移井钻柱振动的控制方法4.1 控制策略针对大位移井钻柱振动问题，可以采取一系列的控制策略，包括优化钻井工艺参数、改进钻柱结构和材料、调整钻井液性质等。
大位移井钻井技术研究
大位移井钻井技术难点1 概况大位移井（ERD）作为开发滩海和海洋油气资源的最重要手段，已得到越来越广泛的运用和快速发展。
采用大位移井可大大减少人工岛和钻井平台的数量，并使每个平台可控制的泻油面积增大，从而减少所钻井的数量，增加储层裸露面积，并提高油井产量和采收率。
大位移井通常定义为水平位移与垂直深度之比大于2.0的井。
大位移井的关键技术包括：井身剖面和钻柱优化设计，摩阻与扭矩，井壁稳定技术，井眼清洁、套管磨损预测与防治技术，以及完井技术等。
随着随钻测井技术、旋转导向钻井系统、随钻环空压力测量技术、闭环钻井技术以及配套钻井液技术的跨越发展，一大批高指标的大位移井陆续钻成，而且周期越来越短，成本明显降低，都表明大位移井钻井技术代表了当今世界钻井技术的一个新的高峰，并将有着更广阔的发展空间。
2 大位移井发展现状迄今为止,大位移井的位移世界纪录为10728m，是由BP公司于1999年在英国Wytch Farm 油田的1M-16SPZ井上创造的，该井测量深度11278 m，水平位移10728 m，位垂比6.55。
目前全世界位移超过万米的大位移井有3口。
分别是英国的Wytch Farm 1M-16SPZ井(10728 m)、阿根廷的Cullen Norte-1井(10585 m)和BP 的Wytch FarmM211Y井(10114米)。
在位移排前20位的大位移井中，中国拥有3口，名列第三。
中国的3口大位移井是由中国海洋石油总公司在西江油田施工的西江24-3-A14、西江24-3-A20、西江24-3-A17。
3 大位移井钻井施工技术难点（1）剖面设计及轨迹控制难大位移井的突出特点是水平位移大、井斜角大，井身设计、井眼轨迹控制等与常规定向井钻井明显不同，井眼轨迹优化设计和轨迹控制难度大，是减小大位移井摩阻和扭矩的主要途径之一。
（2）摩阻与扭矩大由于大位移井段井斜角多在70°以上，斜深大，重力效应突出，从而引起上提下放钻柱时的阻力大；钻柱摩擦力矩大，传递扭矩困难；钻柱与套管磨损严重；钻柱强度问题突出；施加钻压困难，下部钻具组合易产生屈曲导致自锁。
大位移水平井井眼净化旋转因素数值模拟
大位移水平井井眼净化旋转因素数值模拟
李明;巨亚锋;王在强;郝炳英;洪玉奎
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2010(022)005
【摘要】应用 CFD (计算流体力学)方法对钻井环空液固两相流动进行数值模拟,得到钻柱旋转情况下环空液固两相流流场流动特性:类螺旋运动是环空内液固两相主要运动方式,固相非对称分布在环空内;得到水平井段液、固相速度及体积分数分布;水平井段钻柱有旋转时环空高浓度(＞80%)固相环空占有面积率比钻柱无旋转时低近2/3;得到主要参数在钻柱旋转情况下对环空固相运移影响规律;钻柱转速在80～120r/min范围内时岩屑床高度变化较敏感;钻柱旋转对环空固液两相流动起扰动效应,可以很大程度上降低环空内固相含量,从而改善环空井眼净化效果.
【总页数】4页(P51-54)
【作者】李明;巨亚锋;王在强;郝炳英;洪玉奎
【作者单位】长庆油田公司油气工艺研究院,陕西,西安,710021;长庆油田公司油气工艺研究院,陕西,西安,710021;长庆油田公司油气工艺研究院,陕西,西安,710021;长庆油田公司勘探开发研究院,陕西,西安,710021;西南油气田公司采气工程研究院,四川,广汉,618300
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
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4.页岩气井眼净化模拟研究及影响因素分析
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大位移井井眼净化的理论与方法
大位移井井眼净化的理论与方法摘要：在大斜度大位移定向井中，岩屑易在井眼中形成岩屑床，导致下钻遇阻、蹩泵甚至卡钻。
本文在分析大井斜大位移井井眼净化程度以及井眼不清洁危害的基础上，对钻井液携岩效果的影响因素和岩屑床的清除办法进行了探讨，提出了将提高钻井液环空返速、改善钻井液性能与机械清除岩屑相结合的方法。
关键词：大斜度大位移；岩屑床；井眼净化；流变性；悬浮能力；概述随着海洋石油勘探开发的需要以及海洋石油平台开采的限制，大井斜、大位移定向井占总钻井工作量的比例也越来越高。
由于该类井井斜大、稳斜段长，造成岩屑携带困难，影响到钻井的正常进行，甚至造成卡钻的井下复杂事故，定向井随着井斜及位移的增大，岩屑的携带也越来越困难，对于大位移井的井眼净化显得尤为重要。
1井眼净化的影响因素影响大井斜大位移定向井钻井液携岩效果的因素有很多，在现场施工中经常遇到的有以下几个方面。
1.1井眼轨迹井斜角是影响钻井液携岩效果的主要因素之一，除直井外，不管使用何种钻井液，都有岩屑床的形成与存在，井斜提供了其形成的条件，岩屑床厚度取决于井斜角的大小；不管是用清水还是具有流变性的流体作钻井液，环空岩屑总浓度、临界流速（可携带岩屑的最低流速）均随井斜角的增大而增大，而在海洋石油调整井的开发中，定向井轨迹中存在扭方位，稳斜段长的特点，这无疑给携岩带来了压力，极易形成岩屑床。
1.2环空返速环空返速也是影响定向井钻井液携岩效果的主要因素之一，其大小直接影响环空岩屑的运移方式、状态和环空岩屑浓度。
在任何井斜角下，无论使用层流还是紊流，提高环空返速，都会使钻井液携岩效果得到改善；但是对于大井斜大位移井来说，环空返速存在一个最佳范围，环空返速过低影响钻井液携岩效果，造成摩阻过大而引起卡钻等井下复杂情况；环空返速过高的同时又存在着压耗增加、钻井泵能力有限和因冲刷井壁而造成井壁失稳、井径扩大和井眼质量不好等负面效应。
在多数情况下，将环空返速保持在0.8～1m/s就可满足携岩的要求，这样既能使泵压保持在合理的范围内，又能够降低钻井液在钻柱内和环空的压力损失，使水力功率得到充分、合理的利用。
钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究
钻柱旋转对大位移井和水平井的井眼清洗和摩阻压耗的影响第一篇理论模拟钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究摘要为了研究钻柱旋转对井眼净化效果的影响规律, 选择直径215.19 mm井眼及<127.10 mm钻柱作为环空尺寸, 取钻柱的偏心度为0.5, 选择20 m作为轴向长度构造物理模型。
采用欧多相流数学模型对问题进行分析处理, 内边界条件设定为旋转, 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
数值模拟结果认为, 钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动, 其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同, 类螺旋流动是液、固相的主要运动方式, 钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量, 而且还会使固相移动速度增加, 从而促进水平井段的井眼净化。
关键词井眼净化钻柱旋转大位移井沉积床数值模拟引言大位移井与常规井最大的区别在于其有较长的水平位移, 使得井下钻屑经过较长的时间才能到达井口, 在这个过程中固相沉积床的形成使井眼净化变得十分困难。
影响井眼净化效果的因素很多, 钻柱旋转是其中之一。
研究中考虑钻柱旋转将更加接近于大位移井钻井实际, 对旋转影响的研究有很重要的理论意义和工程价值。
1 欧拉多相流数学模型根据前人的研究成果[ 7 - 10 ]及大位移井的钻井实际情况, 笔者选择215.19 mm 井眼及127.10mm钻柱作为环空尺寸, 同时取钻柱的偏心度为0.5, 根据计算机CPU及内存的实际情况, 选择20m作为轴向长度构造物理模型。
通过理论分析、比较及对现场实际情况的调研, 笔者采用欧拉多相流数学模型对问题进行分析处理。
所建立的数学模型如下面所述。
1.1 体积分数体积分数的计算公式1.2 流体连续性方程根据实际情况，环空内液相之间没有相互的质量传递1.3 流体运动方程q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等1.4 边界条件物理模型为偏心环形空间, 其一侧端面为液、固2相混合入口, 另一侧端面为液固2 相混合出口; 环空内壁为钻柱, 不考虑接头的影响, 内边界条件设定为旋转; 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
钻柱扭摆钻井技术在大斜度井的应用探讨
钻柱扭摆钻井技术在大斜度井的应用探讨发表时间：2020-01-09T10:10:16.680Z 来源：《工程管理前沿》2019年第23期作者：李庆华[导读] 目前，在进行定向井和水平井钻井作业的过程中，其主要的钻井方式可以分为两种类型摘要：目前，在进行定向井和水平井钻井作业的过程中，其主要的钻井方式可以分为两种类型，一种是使用常规的旋转钻井技术，第二种是使用滑动式的钻井技术，这两种方法都是钻井作业的主要方式，且都具有成本较低的优点。
但是，两种方法都存在一定的缺陷，在使用常见旋转钻井技术的过程中，水平井钻井轨迹难以控制，在使用滑动式钻井技术时，井下非常容易出现脱压问题，使得钻杆上的压力无法传递到钻头上，进而使得钻井速度大大降低，钻井作业的效率也会受到一定的影响。
而钻柱扭摆钻井技术可以很好的克服两种钻井方式的缺陷，本次研究将从该种技术的控制系统选择出发，对其应用情况和应用效果进行介绍，为推动该种技术的进一步发展奠定基础。
关键词：定向井；水平井；钻柱扭摆钻井技术；应用效果本文针对钻柱扭摆钻井技术在水平井中的应用情况，结合该种技术的发展现状，首先从硬件部分、软件部分以及工作原理3个角度出发，对钻柱扭摆控制系统选择进行详细介绍，以某区域的水平井为例，对其应用情况和应用效果进行分析，为该种技术的进一步发展奠定基础。
1钻柱扭摆控制系统选择为了进一步提高水平井钻井作业的效率，同时，为了克服在水平井钻井作业过程中容易出现的各种问题，相关专家提出了钻柱扭摆钻井技术，该种钻井技术的控制系统可以选用Slid?er系统和ROCKIT系统，这是两种较为先进的控制系统，其中，Slider系统主要是通过控制顶驱的方式，使得定向井钻井作业的速度和轨迹得到控制，目前，该种控制技术已经得到了大面积的推广，在美国天然气井的钻探作业中，大约有超过800口气井采用了该种钻井方式，该种控制系统的应用效果相对较好，目前，的相关单位已经引进了该种控制技术，说明该种控制系统在已经有了应用基础，因此，本次研究将采用Slider控制系统。
大位移井钻井井眼轨迹控制对策探析
大位移井钻井井眼轨迹控制对策探析1. 引言1.1 背景介绍大位移井钻井是指在地下多层构造错动大的地质条件下进行的井眼钻进作业。
由于地层构造错动大，井眼轨迹复杂，导致了钻井难度增大，井眼控制难度增加。
在大位移井钻井作业中，井眼控制成为一个重要的技术难题，直接影响到井眼轨迹的质量和完整性。
如何有效地控制大位移井钻井井眼轨迹，提高钻井效率成为当前研究的热点问题。
在传统的大位移井钻井中，只能通过调整井眼轨迹和方向钻头的旋转速度来控制井眼形状，但效果并不理想。
针对大位移井钻井井眼轨迹控制的难点和问题，需要寻找新的解决方法和对策。
结合现代信息技术和自动化控制技术，可以实现钻井液密度、钻头旋转速度等参数的实时监测与调整，从而实现更加精准的井眼控制。
这将有力地提高大位移井钻井的作业效率和井眼轨迹的质量，推动大位移井钻井技术的发展和应用。
1.2 问题提出问题提出：大位移井钻井井眼轨迹控制是钻井作业中一个至关重要的环节，尤其是在复杂地层条件下。
由于大位移井的井身轨迹复杂多变，地层构造复杂，导致钻井过程中可能出现井眼轨迹偏离设计轨迹、井眼塌陷、井眼漏失等问题。
这些问题不仅会影响钻井的进度和效率，还可能造成安全事故和资源浪费。
如何有效地控制大位移井钻井井眼轨迹，提高钻井作业的质量和安全性，是当前亟需解决的问题。
针对这一问题，本文将从大位移井钻井井眼轨迹控制方法、大位移井钻井井眼轨迹控制对策分析、钻井液密度控制、钻头旋转速度控制以及钻井参数实时监测与调整等方面展开讨论，旨在为大位移井钻井井眼轨迹控制提供参考与借鉴。
1.3 研究意义大位移井钻井是钻井领域中一项重要的技术挑战，其涉及到复杂的地层条件和高风险的工作环境。
在这种情况下，对井眼轨迹的控制显得尤为重要。
通过对大位移井钻井井眼轨迹控制的深入研究和探索，可以提高钻井作业的效率和安全性，降低事故的发生率，从而为油气勘探和开发工作提供更好的支持。
研究大位移井钻井井眼轨迹控制的意义在于可以帮助钻井工程师更好地理解井眼轨迹控制的关键技术和方法，提高工程师的技术水平和钻井作业的效率。
钻柱旋转对水平井和斜井使用水基钻井液时井眼清洗的影响
３ 实 验 工 作
实验 观测 到在 钻柱旋 转影 响 下井 眼清洗 的工作
过 程 。建 立 了 一 个 ３ ｉ ｎ× １ ５ ｉ （ ｎ 一 ２ ． ． ｎ １ ｉ ５４ ｍｍ） １ ｔ （ ｔ ３ ． ８ｃ 、 ２ｆ １ｆ一 ０ ４ ｍ） 长 的 钻 屑 运 移 环 状
更 高 的流速 。 同样 ，对 于倾斜 井 眼 ，高 黏度 的流体 也 不能像 在垂 直井 眼 中那 样清 洗井 筒 。在钻井 作业 时 ，钻柱 通 常是旋转 的 ，这就 增加 了井筒 中钻 井液 动 态和钻 屑运 移的复 杂性 。
电阻率测井电磁测井9篇电阻测量仪lcr储层各向异性和非均质性9篇声波井眼地震10篇应用实例10篇核测井10篇地层评价储层描述方法10篇核磁共振nmr地质导向10篇地质应用井眼成像lo篇地层测试取样井下流体分析10篇岩石物理性质碳酸岩评价10篇以及非常规资源10篇
才 辉 ：钻 柱旋 转 对 水 平 井 和斜 井 使 用 水 基 钻 井 液 时 井 眼 清 洗 的 影 响
这 是 因 为 井 筒 里 钻 屑 将 会 回 滑 。这 种 情 况 下 就 需 要
何 尺寸 、流 体 性 质 （ 度 和 黏度 ） 密 、流 量 、钻 屑 性 质 （ 寸和 密度 ） 尺 、钻 柱 转 速 和 井 身 倾 斜 度 。论 文
Ｓ Ｅ １ ８ ０ 发 表 了类似 分析 的详 细解 释 。 Ｐ ００ ５
要 输 送 钻 屑 床 需 要 很 高 的 钻 井 液 流 速 ， 而 因
少 。然 而 ，当钻柱 转 动 的时候摩 擦压 降增加 ，最 有
可能是 因为 轨道运 动 的缘故 ，预测有 钻屑存 在 的体 系 中 的压降 情况就 更加 困难 。但 是 ，随着钻 柱 的旋 转 增强 ，稳定 钻屑 床 的体积会 较 少 ，这 就导 致过 流 面 积 的增 加 ；而 当钻柱 旋转增 强 ，摩擦 压 降就有 可
大位移井井眼清洁技术简析
- 71 -第8期大位移井井眼清洁技术简析石磊，孙帅帅，王翊民（中海石油有限公司天津分公司工程技术作业中心， 天津 300452）[摘 要] 大位移井指水垂比大于或等于2且测深大于3000m的井或水平位移超过3000m的井，由于其井斜大、稳斜段长、水平位移长导致井眼清洁较常规定向井困难，如果作业过程中井眼得不到有效的清洁，则可能会发生憋压、蹩扭矩、卡钻等工程事故，因此井眼清洁技术是大位移井钻井工程中的难点和重点所在。
大位移井井眼清洁主要受钻井参数、钻井液性能、钻井液流态、钻井液返速等多方面影响，文章分析了井眼清洁的主要影响因素并推荐合理的作业参数，旨在减少大位移井作业过程中的复杂情况和工程事故的发生。
[关键词] 大位移井；井眼清洁；钻井参数；钻井液性能；钻井液流态；钻井液返速作者简介：石磊（1988—），男，天津人，本科，学士学位，工程师。
中海石油有限公司天津分公司工程技术作业中心钻井副监督。
大位移井井眼清洁是一个系统工程，国外很早就已开始研究大位移井环空岩屑运移规律，而国内则是从上世纪80年代开始进行实验和理论的研究[1]。
井斜角在45°～65°之内，环空岩屑清洁比较困难，容易形成岩屑床[2]，而大位移井由于其较长的稳斜段，较大的水平位移，定向井轨迹设计时很难避开45°～65°的稳斜角，因此大位移井作业过程中如果不能及时有效地进行井眼清洁，则极容易导致岩屑床的形成，造成复杂情况和工程事故发生。
本文以建立钻井液为非牛顿流体的塑性流体模型进行研究，作业过程中钻井参数中的钻具转速，机械钻速；钻井液性能中的剪切应力、剪切速率；钻井液流态中的层流携砂、紊流携砂；钻井液返速等都会对环空岩屑运移规律产生影响，合理地调节相应参数来达到最优的井眼清洁状态是本文研究的重点。
1 钻井参数对井眼清洁的影响钻具的转动能将环空岩屑搅动起来，防止岩屑的沉降，有助于岩屑的清除，对一般钻井液来说，如果把钻具转速提高到100-120r/min ，岩屑的清除效果会大大提高，而提高到150-180r/min 时岩屑清除效果更明显，但由于钻井设备和井下动力钻具的限制，作业过程中钻具钻速往往达不到最佳的清除岩屑的钻速，因此在允许的范围内提高钻具钻速有助于岩屑清除，其相应关系如图1所示。
大位移井的关键技术概述
大位移井的关键技术概述摘要：大位移井的施工涉及到多方面钻井技术，需要综合定向井、水平井、深井技术，除此之外由于多目标三维大位移井技术难度大、各方面要求均较高，其突出特点表现为井斜角较大、水平段较长，由此也会带来众多问题。
大位移井涉及到的重要技术有井身剖面设计、井眼轨迹控制、钻具设计、减少摩擦阻力及扭矩等。
为了进一步提高大位移井钻井技术，我们就必须解决好这些问题。
关键词：大位移井；关键技术；井深结构；井眼轨迹；钻柱；摩擦阻力1、引言大位移井顾名思义就是具有较大水平位移量的钻井设计，并且该类钻井往往同时具有高井斜稳斜井段长的特点。
通常情况下大位移井的水平位移量与垂深比大于2，可进一步细分为大位移水平井、特大位移井和三维大位移井。
大位移水平井的井斜要大于86°，特大位移井的水平位移量与垂深比大于3，三维大位移井是指为了满足地质上的特殊要求而在钻进过程中转变方位的钻井。
大位移井具有较高的经济效益，尤其是面对海上油气田的开采，大位移井在现阶段应用越来越为广泛。
例如英国的Watch farm油田用在岸上设计大位移井的开采方式取代人工造岛，节省了超过1.5亿美元的钻井费用，并且产量比直井更高，经济效果十分显著；挪威北海Sleipneer油田在开发阶段同样采用大位移井技术取代传统的直井设计，取得了巨大的经济效益。
但大位移井在钻进过程中具有较大的井斜、较长的水平段以及较大的摩阻，钻进过程中发生工程事故的比率较高，因而对于钻井工艺具有较大的要求。
对大位移井的关键技术进行充分分析有利于提高钻井效果、降低工程事故发生的概率。
2、大位移井的关键技术大位移井设计是一项多种钻井工艺配合的复杂的技术，具有难度大、工艺要求高的特点，体现了当今钻井技术的最高工艺。
在大位移井设计过程中需要重点对井身剖面设计、井眼轨迹控制、钻具设计、减少摩擦阻力及扭矩等方面进行控制。
2.1井身结构设计大位移井井身剖面结构设计过程中应着重注意以下几点：尽量增大大位移井的延伸长度、有效做到降低扭矩和摩阻、降低套管磨损程度、提高管具的下入性能。
大斜度大位移定向井井眼净化技术
大斜度大位移定向井井眼净化技术作者：牛乐祥马凡刚来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第01期【摘要】在大斜度大位移定向井中，岩屑在井眼中极易积累形成岩屑床，导致起钻困难、蹩泵、甚至卡钻，完井作业难度大、固井质量差。
本文分析了岩屑床的形成及危害，总结了影响井眼净化效果的因素，提出了提高井眼净化效果的几项途径。
在施工的多口大斜度、大位移定向井中应用效果良好，为施工该类型定向井提供了一定的技术支持。
【关键词】大斜度大位移定向井井眼净化岩屑床钻井液随着油田勘探开发的不断深入，大斜度大位移定向井不断增多，这类井岩屑在环空中的下滑速度随着井斜角的增大而增加，岩屑携带困难，不断沉积到环空的底边形成岩屑床，极易造成卡钻、电测遇阻、固井质量不合格等问题。
能否及时有效的清除岩屑是实现优快钻井的关键。
1 现场施工中影响井眼净化效果的因素1.1 井斜角除近乎直井外，不管使用何种钻井液，都与岩屑床的形成存在问题[1]，井斜提供了其形成的条件，其厚度取决于井斜角的大小。
用清水或具有流变性的流体作钻井液，环空岩屑的总浓度、临界流速（可拖带走岩屑的最低速度）均随井斜角的增大而增大，净化效果则随井斜角的增大而降低。
1.2 环空返速环空返速是影响岩屑床的主要可控因素。
在任何井斜角度下，无论层流还是紊流，提高环空返速均会改变井眼净化效果。
岩屑床的厚度随着环空返速的增加而减小，当返速足够大时，岩屑床就会被破坏，井眼净化效果较好。
有专家指出，井斜角从0°增到45°时，确保岩屑有效上返的临界返速增加很快，且是直井的1～2倍[2]。
井斜角越大临界返速越大。
对大斜度大位移井，环空返速存在一个最佳范围。
提高返速无疑对净化井眼有利，但又存在压耗增加，钻井泵能力有限，冲刷井壁等原因造成井壁失稳、井径扩大等负面影响。
返速过低，井眼净化效果不好，造成井下摩阻过大，而且极易引起卡钻等井下复杂情况的发生。
1.3 钻井液流态有关研究证明，井斜角在0°～45°的井段，层流比紊流携岩效果好；井斜角在45°～55°的井段层流和紊流没有明显的区别；55°～90°的井段紊流比层流净化效果好。
冀东深层大位移井钻柱安全分析与对策
5600
3519.00
4013.00
89.00
300
表2
冀东大位移井前期复杂情况统计
井号
复杂情况描述
井深 4282m 遇阻，下放悬重至 600kN，上提悬重最大至 2000kN。上下活动仍然无效，
转顶驱扭矩较大，
最大憋至
NPXX-1
NPXX-5
50kN·m。四开尾管下放至 4600m 后有阻卡现象
钻进期间扭矩 42~45kN·m 摩阻 600kN，钻具因疲劳破坏，发生连续 8 次钻具本体刺穿事件。井底位移大（2990m），摩
D0——钻柱外径，
m。
3
大位移井钻柱摩阻扭矩分析
以冀东典型大位移井为例，进行相关分析。该井
造斜点为 500m，技术套管下深 4203m，设计/实钻井深
为 5376m，设计剖面和实钻轨迹垂直剖面见图 1。钻井
液参数：密度 1.40g/cm3，滑动钻压 120kN，旋转钻进钻
压 60kN，钻头处扭矩 5.50kN·m。裸眼段模型系数为
阻大，
定向期间托压严重，且 PDC 定向易憋泵。尾管下入至 5250m 时有阻卡现象
NPXX-3
摩阻高达 1000~1200kN，
扭矩最高 50kN·m，
偶尔憋停顶驱；
钻具因疲劳破坏，
发生连续 8 次钻具本体刺穿事件
作业中，杆柱的横截面上不会产生太大的剪切力，对于
起下钻等钻进摩阻和扭矩计算公式：
小曲率井眼，忽略刚度的影响，在工程上可以得到足够
如井身剖面、
井眼几何特性、
明显的软地层造斜率要求低，上部造斜段长（700m 左
井眼净化、管柱结构、钻井液性能、钻遇地层性质等
[1-3]
大位移水平井常见问题机理分析及对策
114 转盘转动钻进时 ,临界返速的修正 现场生产常发现转动钻进比滑动钻进要容易得
多 ,有学者研究后发现 ,斜井 、水平井中钻具转动时 , 钻具除绕自身轴自转外还有公转存在 ,从而使得钻 井液成螺旋状上返 (见图 4) 。
图 1 斜井段截面钻具状态及岩屑分布状态图
第 24 卷 第 5 期
钻 采 工 艺
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Stokes(斯托克斯) 定理以及牛顿定理可求得 :流体中 微粒不下沉的条件是环空与微粒的比率为 100 以上 同时微粒的体积浓度小于 011 %。实际斜井钻井过 程中由于种种原因 ,岩屑浓度往往大于该值 ,故岩屑 床总是或多或少存在 。 11 井斜 、环空返速对岩屑床的影响 111 井斜对岩屑床影响
岩屑浓度小于 5 %。 41 流态对岩屑床影响
专家认为环空在紊流情况下 ,岩屑总会被运移 走且不受流变性能影响 ,这是因为岩屑床上部井眼 空间中的流体处于紊流状态 ,雷诺数值将为 1900 或 更高 ,换句话说 ,流体将冲蚀岩屑床 ;在层流情况下 要提高携屑能力 ,就须提高动力 、动塑比 ,但粘度超 过临界值 ,在斜井低边形成岩屑床不动区范围就越 宽 ,携屑能力反而下降 ,故岩屑床总会形成 (但在钻 井液处于静止状态时 ,提高粘度可提高浮力 。) 。
112 返速对岩屑床的影响
垂直于井眼轴线方向的切线速度 :
当环空返速达到某一临界值时 ,岩屑床处于沉
V切 = RPM公转 ×π×ODDC/ 59970
(2)
积与冲蚀交迭发生的动态平衡状态 。有研究认为井 式中 : RPM公转 —钻具公转转速 ,r/ min ;
斜角 45°时 ,确保岩屑有效上返的临界返速 (拖动岩
V切 —切线速度 ,m/ s 。 例 : 155157 井眼下部钻具外径为 120. 65 ,转 盘转速 50r/ min ,垂直环空钻井液 V返速 为 0199m/ s , 则 RPM公转 = 120. 65 ÷(155157 - 120. 65) ×50 = 172r·min - 1 V切 = 172 ×3. 14 ×(120. 65 ÷59970) = 1. 09m/ s V螺旋 = (0. 992 + 1. 092) 1/ 2 = 1. 47m/ s
浅析大位移井井眼净化问题_杨恒涛
引言目前国内外钻井技术日新月异，井身结构越来越复杂。
现代钻井技术已经实现对许多大井斜角、大水平位移的高难度井的钻进。
在大位移井的钻进过程中，岩屑沉积问题一直尤为严重，若不能很好的清理沉积的岩屑，将会引发一系列问题影响钻进。
岩屑沉积不仅增大了钻具的扭矩及摩阻，降低钻速，且直接影响钻井、固井等作业的正常运行[1]。
大位移井井眼净化问题是阻碍钻进速率的重要因素。
为了更安全、高效的实现大位移井钻进，井眼净化问题的解决显得极为迫切。
1 大位移井井眼净化问题分析在大位移、大斜度井中，岩屑有一种向下崩落的自然倾向，造成在井筒内的积累。
当钻井泥浆的流速变得不足以维持一个干净的井眼时，在井底就会形成岩屑床，给钻井工作带来负担。
尤其对于保持高速钻进的井眼倾斜超过30°的大水平位移井是十分关键的，现场作业中通常会需要额外的钻井时间来进行清理工作。
过程中，钻井和井眼净化过程包括高转速、高流量、循环、高压冲洗、通井、循环冲刷井底、慢脱扣、划眼和倒划眼等。
井眼净化的好坏对钻井的性能和成本有很大影响，特别是对受时间成本影响很大的海上钻井平台。
在钻井开始，一切工作似乎都进展顺利时，岩屑就开始从井底自下而上的充满井筒。
当岩屑的量在一个可以接受的范围内时，因为并不影响正常的钻进而被人们忽视，直到钻井工作显示很多异常，出现越来越多的问题时才引起人们的警觉。
如果继续无视这一问题，那么就会出现一系列钻井异常情况，比如机械钻速降低、需要高钻压、扭矩不稳定、切削速率不稳定、卡钻等现象。
一旦发生这种情况，就必须采取必要的补救措施，诸如额外的通井、洗井、长时间的钻井液循环以及其他的常用的故障排除方法。
在井眼直径较小（小于8½英寸）时，尤其是水平井中，井眼净化的标准是不同的。
过高的环空压力和高当量循环钻井液密度（ECD）会使岩屑在井底不断沉积，从而加快井底岩屑床的形成。
随着井眼中水平段的长度增加，这个问题愈加严重，特别多见于大位移井（ERD）中。
大位移井钻井井眼轨迹控制对策探析
大位移井钻井井眼轨迹控制对策探析大位移井钻井作业在现阶段煤矿生产作业中占据重要地位，需要科学合理控制好钻井井眼的轨迹，推进煤矿作业安全稳定开展。
本文主要是从准确定位大位移井水平段位置和长度情况分析入手，重点介绍了一些大位移井钻井井眼轨迹控制对策，并结合大位移井钻井作业中常见问题，提出了一些科学合理的应对措施，为全面有效提升大位移井钻井水平提供良好借鉴和参考。
标签：大位移井;钻井;井眼;轨迹控制1.前言大位移井通常拥有着较长水平段，在实际钻遇岩性时会面临较多复杂情况，钻井和地层之间一般保持着较长的接触时间，给钻井作业带来较多技术问题。
科学寻找到大位移井钻井的井眼位置，并深入研究轨迹控制工作，为不断提升钻井效率和固井质量提供良好前提条件。
2.准确定位大位移井水平段位置和长度对于长水平井来说，其最为显著的特点在于水平段较长，在确定位置和长度的过程中，会受到钻井作业成本、产量以及技术等方面的影响，需要开展全方位、细致的分析工作。
首先，从产量层面开展分析活动，如果长度有效增加，油气藏和井筒之间的接触面积会有所增加，使得井内液体流动阻力有效增加，双方在相互作用的过程中会影响到产量。
计算水平段的合理长度，需要按照井筒内部阻力促使单井产量减少时说的长度作为基准。
而产能最低的具体位置，在于靠近油藏的部位，主要是因为该位置拥有较大的渗流阻力。
3.大位移井钻井井眼轨迹控制对策钻井井眼轨迹是有效推进钻井作业顺利开展的重要前提，在长水平段水平井方面想要准确控制好井眼轨迹难度较大，具体表现为造斜段和稳斜段对于实施技术要求较高，且水平段位置也对轨迹精度提出较高要求。
在水平段的延伸作用下，实际阻力较大，会影响到工具钻压的传递效果，还会给掌控井眼轨迹造成较大威胁，再加上岩性的多变性和多样性，一定程度上威胁到轨迹的实际控制效果[1]。
全面提升钻井井眼轨迹的总体控制效果，需要积极采用切实有效的处理手段：首先，合理选取造斜点，在选定具体位置的过程中，需要确保其拥有较高成岩性，岩层较为稳定，为造斜作业的有效开展，控制好井眼提供良好前提。
钻柱的托压问题及井眼净化与润滑
钻柱的托压问题及井眼的净化与润滑胜利钻井工程技术公司 李建超1摘要：分析了定向井中托压的危害及产生原因，本文主要从井眼的净化和泥浆的润滑性能方面分析了缓解定向托压的解决措施，希望对今后的定向井施工有一定的助益作用。
关键词：定向井、托压、泥浆、井眼净化、润滑1作者简介：李建超，男，2011年毕业于中国石油大学（北京）油气井工程专业，现工作于中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，从事定向井、水平井技术服务，助理工程师。
地址：山东省东营市德州路136号，邮编：257064。
邮箱:ljch2010_happy@ 。
前言 在定向井的施工中，由于轨迹不好、稳斜段长或泥浆性能不好都容易产生托压问题，托压不仅严重影响钻井队的施工进度，而且很容易造成压差卡钻，给施工造成重大的经济损失，定向井中的托压问题的解决就变得非常迫切。
1.托压的产生及危害 钻柱的托压效应是指由于井眼轨迹存在曲率或狗腿度，钻柱在弯曲井段以下部分与井眼底边形成接触（或托底）而无法有效施加钻压的现象[1]。
从指重表及综合录井仪上看，就是钻压不断增加，而钻头的位置不变，没有进尺，泵压不升高也不憋泵，在钻压继续增加到一定大小的时候突然憋泵。
定向井托压导致后期定向效果不明显，且费时费力。
定向井中的托压问题致使油气井钻进没有进尺，严重影响钻井队的施工进度，也很容易造成压差卡钻，给施工造成重大的经济损失。
2.原因分析 定向中的托压问题的原因主要有：由于井眼轨迹不好，狗腿度大；稳斜段越长，井斜越大，钻柱与井壁接触时产生的滑动摩擦力越大，就越容易托压；井眼不干净，下井壁有岩屑床，井斜角30°～60°的斜井段岩屑床形成容易清除较难；泥浆中固相含量高容易造成泥饼虚厚，其与钻具的接触面积大，容易造成托压。
3.井眼的净化和润滑 现场钻机的工作能力是确定的，主要采用减少钻柱接触压力、降低摩擦因数等方法来缓解钻柱滑动钻井中的托压问题。
当出现托压问题时，除了短起下及平滑轨迹外，最重要的就是要保证井眼的净化效果和泥浆有良好的润滑性能。
水平井中利用钻柱旋转作用清除岩屑床的数值模拟
水平井中利用钻柱旋转作用清除岩屑床的数值模拟
袁山
【期刊名称】《石油地质与工程》
【年(卷),期】2013(027)005
【摘要】岩屑床清除困难是大斜度、大位移定向井和水平井钻井普遍存在的问题.除环空钻井液返速、钻井液密度外,钻柱的旋转作用是清除岩屑床的一个重要因素.采用计算流体动力学(CFD)仿真模拟技术对钻柱旋转作用下的钻井液流动特性进行了研究,从速度场、流线图、压力场方面对模拟结果进行了分析,结果表明:在钻柱旋转的作用下,钻井液在靠近低边小环空处的轴向速度和切向速度都随着钻柱转速的提高而增大;切向速度的增大有利于将沉积在井眼低边的岩屑带入大环空,而大环空处较大的轴向速度则将更多的岩屑带出井眼.同时,存在一个临界速度,当转速超过这一速度时,旋转作用对岩屑床清除的影响程度将降低.
【总页数】4页(P112-114,117)
【作者】袁山
【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500
【正文语种】中文
【中图分类】TE21
【相关文献】
1.大位移井中利用钻柱旋转作用清除岩屑床的机理研究 [J], 石晓兵
2.气体钻水平井段环空岩屑床分布规律研究 [J], 杨晓光;柳贡慧;李军;罗整;吴琦
3.水平井中钻柱旋转对岩屑运移影响规律研究 [J], 张好林;李根生;肖莉;杨传书
4.基于机械系统动力学自动分析水平井钻柱-井壁接触仿真分析水平井钻柱-井壁接触仿真分析 [J], 吴泽兵;黄海;郑维新;张文超;赵海超
5.基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距 [J], 谭天一;张辉
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钻柱旋转对大位移井岩屑运移影响规律研究的开题报告
钻柱旋转对大位移井岩屑运移影响规律研究的开题报告1.问题陈述在钻井过程中，钻柱旋转会对井口周围的岩屑运移产生影响。
大位移井通常存在较多的井岩屑，岩屑在钻柱旋转的作用下易于运动，严重影响钻井作业的效率和安全。
因此，研究钻柱旋转对大位移井岩屑运移的影响规律具有重要的工程意义。
2.研究目的本研究旨在通过实验和数值模拟的方法，探究钻柱旋转对大位移井岩屑运移的影响规律，并进一步优化钻井作业方案，提高钻井作业的效率和安全性。
3.研究内容本研究拟开展以下内容：（1）文献调研，总结钻柱旋转对井岩屑运移的影响规律，分析现有研究存在的不足。
（2）设计实验方案，搭建相应的实验装置，进行钻柱旋转条件下大位移井模拟岩屑运移实验，观测记录岩屑运动的规律和特征。
（3）采用数值模拟方法，建立钻柱旋转时岩屑运移的数学模型，模拟大位移井中岩屑的运动规律，并对模拟结果进行分析和验证。
（4）根据实验和数值模拟结果，研究钻柱旋转对大位移井岩屑运移的影响机理及其规律，并进一步提出优化钻井作业方案的建议。
4.研究方法本研究将采用文献调研、实验方法和数值模拟方法相结合的方式开展。
（1）文献调研：通过检索相关文献资料，查阅已有研究成果和数据，总结钻柱旋转对井岩屑运移的影响规律。
（2）实验方法：搭建大位移井岩屑运移实验装置，模拟钻柱旋转条件下岩屑的运动规律，记录实验数据。
（3）数值模拟方法：利用计算机软件，建立大位移井岩屑运移的数学模型，模拟岩屑的运动过程，对模拟结果进行分析验证。
5.研究意义钻柱旋转对井岩屑运移的影响是钻井作业中的重要问题，本研究将有助于深入了解钻柱旋转对大位移井岩屑运移的影响规律及机理，为优化钻井作业方案提供理论支持。
此外，本研究还将为大位移井开展相关研究提供参考，对于提高钻井作业效率和安全性具有重要意义。
钻具旋转对岩屑运移的影响规律研究
钻具旋转对岩屑运移的影响规律研究姜洪阁【摘要】本文通过岩屑运移的启动条件及悬浮条件分别建立考虑钻具旋转影响的岩屑颗粒翻滚、上升的临界启动速度模型,分析钻具旋转对岩屑临界启动速度的影响规律,通过计算发现：在150RPM下,宽间隙处最大影响率为38%,窄间隙处最大影响率为47%;最后根据岩屑临界启动速度模型,考虑钻具旋转作用对偏心环空不同间隙处岩屑启动与运移规律的影响,真实的描述了岩屑在环空中不同位置处的运动状态,提出了评价井眼清洗效果的新方法。
%In this paper,the critical startup velocity models of debris rolling and floating,considering the effect of drillingstring rotation,were respectively established in accordance with the startup condition and suspension condition of debris migration.Through calculating,we find that： At 150RPM,the biggest effect rate to the wide annular tolerance is 38%,to the narrow annular tolerance is 47%;at last,in accordance with the critical toggle speed model of rock debris,with the effect of drill rotating function to rock debris start and migration law at different eccentric annulus,describe the cuttings motion state of different position in annular,and a new method of evaluate borehole cleaning effect is proposed.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(000)019【总页数】4页(P139-142)【关键词】岩屑运移;钻具旋转;临界流速【作者】姜洪阁【作者单位】大庆油田采油九厂敖南采油作业区,黑龙江大庆163853【正文语种】中文【中图分类】P634随着油田开发的不断深入,在钻井工程中,由于地质条件越来越复杂,钻井方式也向多样化发展,斜井、水平井、分支井和丛式井等。
大位移水平井钻井技术难点及策略
大位移水平井钻井技术难点及策略摘要：油气资源是我国社会经济发展过程中非常重要的能源。
目前，我国很多油气田的开采都已经到了后期开发阶段，石油开采量很低，开采难度较大，开采效率不高，从而影响石油开采水平的提高。
大位移水平井钻井技术是推动石油产量提升的重要方式或者途径，其对我国油气资源的开采非常有利。
在应用大位移水平井钻井技术时，影响其钻井效果的因素有很多，且在该技术应用过程中也会遇到很多的难点或者问题，加强对大位移水平井钻井技术难点的分析与策略的创新，对促进我国原油行业的快速发展非常有利。
基于此，本篇文章对大位移水平井钻井技术难点及策略进行研究，以供参考。
关键词：大位移水平井；钻井技术；难点；策略引言在大位移水平井钻井工作开展过程中容易出现很多技术难点或者问题，如井眼轨迹的控制难度较高、钻具的断裂程度较高、井下安全事故、坍塌事故等的频发，这些都是大位移水平井在钻井工作中遇到的实际技术难题。
为了能够解决这些技术问题，从控制井眼轨迹、强化钻井泥浆质量、优化钻具摩阻扭矩大等问题，促进大位移水平井钻井水平与效率的更好提高。
1大位移水平井钻井介绍大位移水平井钻施工难度大，在轨迹控制、井眼清洁、降摩减阻、单控储量大、泄油面积广及生产差压小等特点，已成为油气田高收收率和经济效益重要支柱，如今水平井钻井技术已日臻完善，但在水平井钻井方面仍存在技术难点，需要开展技术攻关研究。
2大位移水平井钻井技术难1）坍塌率较高。
应用大位移水平井钻井技术来进行钻井作业时，必须在地层中开展定向造斜作业，而这种作业容易破坏地层的土壤结构，进而诱发坍塌问题或者事故。
我国很多油气资源开采区块的土壤都比较疏松，在疏松区块的坍塌率较高。
坍塌的范围较小会直接影响钻井作业效率，如果坍塌的范围较大，那么可能会直接诱发安全事故，导致钻井作业无法正常开展与进行。
2）频发的井下事故。
岩屑床在大位移水平井钻井作业中的作用与影响很大，其会影响钻速，使钻速降低。
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钻柱旋转对大位移井和水平井的井眼清洗和摩阻压耗的影响第一篇理论模拟钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究摘要为了研究钻柱旋转对井眼净化效果的影响规律, 选择直径215.19 mm井眼及<127.10 mm钻柱作为环空尺寸, 取钻柱的偏心度为0.5, 选择20 m作为轴向长度构造物理模型。
采用欧多相流数学模型对问题进行分析处理, 内边界条件设定为旋转, 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
数值模拟结果认为, 钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动, 其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同, 类螺旋流动是液、固相的主要运动方式, 钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量, 而且还会使固相移动速度增加, 从而促进水平井段的井眼净化。
关键词井眼净化钻柱旋转大位移井沉积床数值模拟引言大位移井与常规井最大的区别在于其有较长的水平位移, 使得井下钻屑经过较长的时间才能到达井口, 在这个过程中固相沉积床的形成使井眼净化变得十分困难。
影响井眼净化效果的因素很多, 钻柱旋转是其中之一。
研究中考虑钻柱旋转将更加接近于大位移井钻井实际, 对旋转影响的研究有很重要的理论意义和工程价值。
1 欧拉多相流数学模型根据前人的研究成果[ 7 - 10 ]及大位移井的钻井实际情况, 笔者选择215.19 mm 井眼及127.10mm钻柱作为环空尺寸, 同时取钻柱的偏心度为0.5, 根据计算机CPU及内存的实际情况, 选择20m作为轴向长度构造物理模型。
通过理论分析、比较及对现场实际情况的调研, 笔者采用欧拉多相流数学模型对问题进行分析处理。
所建立的数学模型如下面所述。
1.1 体积分数体积分数的计算公式1.2 流体连续性方程根据实际情况，环空内液相之间没有相互的质量传递1.3 流体运动方程q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等1.4 边界条件物理模型为偏心环形空间, 其一侧端面为液、固2相混合入口, 另一侧端面为液固2 相混合出口; 环空内壁为钻柱, 不考虑接头的影响, 内边界条件设定为旋转; 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
计算中相应初始条件及参数的设定如下: 井眼直径21519 mm, 流速30 L / s, 粘度25 mPa·s,颗粒直径1 mm, 转速100 r/min, 偏心度015, 固相体积分数5%。
1.5 网格划分物理模型及网格划分如图1所示。
计算中先采用较疏的网格, 再不断进行细化。
当计算流场划分为56 ×8×360个网格时, 与它前面使用的网格计算结果相比, 二者之间的差异达到了可以忽略的程度, 因此对环空模拟计算的整个流场内最终网格数为161 280。
图1 模型及网格划分2 数值模拟结果对环空流场进行数值模拟计算, 得到环空液固2相流场的流动规律。
2.1 环空固相体积分数分布分别对内管旋转与非旋转时进行计算, 得到环空固相体积分数截面分布, 如图2所示。
从体积分数比较上看, 在考虑内管旋转的情况下, 顺旋转方向固相在做周向运动的液相带动下也做周向运动。
固相体积分数在旋转时比非旋转时约降低0.33.液相浓度也相应增加。
从图2可以看出, 在考虑内管旋转时对井筒净化进行研究更接近实际情况2.1 环空固液速度分布内管旋转不仅使环空下侧固相浓度降低, 还会使固相移动速度增加, 数值模拟结果如图3所示。
2.2 环空固液速度分布内管旋转不仅使环空下侧固相浓度降低, 还会使固相移动速度增加, 数值模拟结果如图3所示。
从固相速度分布图比较上看, 旋转存在时,0.4 m / s速度区已经贯穿环空, 下侧沉积固相, 环空上侧固相流核区流速降低。
说明有固相由下侧运动到上侧, 降低了整体的动能。
2.3 环空固相运动方式分析环空内管旋转对液、固2相流动最大的影响是使两者有了周向运动, 这种周向运动改变了液固单纯的轴向运动方式和稳定的液固分布状况。
模拟计算的固相迹线如图4所示。
从固相运动迹线上看,内管旋转时一部分固相在进行轴向运动的同时随内管一起做周向旋转运动, 而距离内管较远的固相颗粒则在环空下侧沿眼轴向做波状跃迁运动, 这与内管无旋转时情况相同。
固相颗粒的运动示意图如图5所示。
从图5可以看出, 固相的运动方式更加接近大位移井的钻井实际工况。
2.4 倾斜井段结果分析在倾斜井段内, 环空固相主要以回流和螺旋流运动为主, 如图6所示。
2.5 岩屑床高度回归模型根据数值模拟结果, 运用数理统计原理, 对岩屑床高度进行回归, 得到其回归方程2.6 影响井眼净化的因素分析图7为各影响因素对井眼净化影响程度与工程可操作性的关系。
受篇幅所限笔者仅分析液相流量、钻柱转速对井眼净化的影响情况。
2.6.1 液相流量的影响不同流量时环空固相沉积床高度及固相流速变化情况如图8所示。
k表示50%积床高度与井眼直径比。
从图8可以看出, 随着流量的增加岩屑床高度下降, 流量为30～60 L / s时岩屑床高度下降最快, 同流量区域内岩屑的运动速度明显增大。
当流量增加到60 L / s时环空内固相已经全部运动起来, 没有岩屑沉积, 这与前人的计算结果相符2.6.2 钻柱转速的影响不同钻柱转速时环空固相沉积床高度及固相流速变化情况如图9所示。
从图9可以看出, 钻柱转速为70～110 r/min时岩屑床高度变化较大, 高度变化的原因是固相被带入液相里。
另外上升是由于流体侵入形成的。
随着转速增加固相沉积床、移动床的移动速度都在增加, 而主流区流速减小。
3 结论(1) 在考虑钻柱旋转的情况下, 大位移井水平段环内固相沉积床已经不在呈现对称分布, 顺着旋转方向沉积床有液相侵入, 固相含量比逆旋转方向低; (2) 钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动,其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同, 类螺旋流动是液、固相的主要运动方式(3) 钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量,而且还会使固相运移速度增加, 从而促进水平井段的井眼净化;(4) 建议在大位移井钻井中多采用钻柱旋转方式钻进, 从而发挥钻柱旋转对井眼的净化作用,促进井眼净化程度, 提高现场经济效益第二篇实验分析Friction factors for hydraulic calculations considering presence of cuttings and pipe ro tation in horizontal/highly-inclined wellbores水平井大斜度井中考虑岩屑和钻柱旋转时摩擦因素对水力计算的影响摘要：压耗的计算对确定水马力的需求和预测井底钻压有重要影响。
估算钻柱旋转时由于岩屑存在产生的摩阻压力损失是水力项目研究中的一个主要问题。
在不同的钻柱转速条件下，通过实验进行循环运输岩屑。
记录不同流速、岩屑浓度、钻柱倾斜度和旋转速度的条件下的压力变化。
岩屑在井眼流动区域的减少，增加了压力损失。
当存在岩屑时，如果管柱在偏心环空中作轨道运动，相当特别的情况是钻柱旋转会减少摩阻压耗。
岩屑床厚度定义为岩屑面积与井眼面积的比值，利用量纲分析得到的无因次参数。
依据雷诺数和固定岩屑床厚度，提出得到低粘度和高粘度流体的摩擦因素的经验表达式和图表。
引言环空中的摩擦压力损失是钻井施工水力参数计算中的重要参数，同时，由于它影响着作用于岩屑床表面的剪切应力，因此在水平和倾斜井眼中它也是对井眼净化的一个主要控制力。
(Ozbayoglu et al。
,2010;Saasen et al。
,1998)。
然而,因为有许多的钻探变量，如流速、流体性质（密度和粘度）、岩屑属性（大小和密度、井身结构、流态、管柱旋转,管柱偏心,都会影响环空摩擦压力损失，因此预测它的大小是一项艰巨的任务。
无数的研究可以在预测摩擦压力损失和非牛顿流体的牛顿在同心和偏心环空和无管旋转。
Fredrickson解决分析运动方程的稳态轴向流动的不可压缩、非牛顿流体在环空。
科尔曼和诺尔(1959)提出的精确解为不可压缩流在一个同心环空,也被称为螺旋流。
山田(1962)进行了一项早期的研究为水通过同心轮当内管自转。
沃克和Al-Rawi(1970)验证实验科尔曼和诺尔(1959)的层流螺旋流计算方法。
麦肯 (1993)进行了一次广泛的试验研究,以探讨影响高速管旋转压力在狭窄的环空无岩屑。
他们指出,对幂律流体压力损失随增加管旋转在层流和增加而增加管旋转在湍流。
魏et al。
(1998)进行了理论、实验和现场数据研究的影响钻杆旋转压力损失为层流,螺旋流的权力法律没有岩屑流体。
他们报道的影响钻杆旋转环形压力损失影响泥浆性能、流量率、井筒几何和钻杆旋转速度。
增加的环形压力损失是观察与高管旋转速度在一个偏心环空。
艾哈迈德和Miska(2008)进行了一项实验和理论研究对层流的流动产生幂律液体在同心和偏心环空与内筒完全旋转。
他们采用了科尔曼和诺尔(1959)的解析解幂律流体的产量。
它强调了剪切稀化,惯性效应和二次流大大影响摩擦压降随管旋转的惯性效应以来主导的剪切稀化现象。
一些调查人员提出了摩擦系数表达式湍流牛顿流动在管道和环形(陈,1979;科尔布鲁克,1939;德鲁et al。
,1932;琼斯,1981)。
道奇和梅斯纳(1959)进行理论和实验研究和开发的摩擦系数相关的湍流的牛顿和非牛顿流体在环形。
Kozicki et al。
(1966)提出的方程来计算流量率和最大速度与压降关系稳定,等温、非牛顿流体在层流流动的管道任意截面。
刘(1983)应用伽辽金有限元方法幂律流体在管的任意截面为了确定压力或流量下降。
里德和Pilehvari(1993)介绍了一种有效直径的概念对于预测压力非牛顿流体梯度所有层流、过渡和紊流政权。
Singhal et al。
(2005)提出了摩擦系数对非牛顿流体的相关性在湍流流态。
麦肯。
(2005)派生一个新摩擦系数对充分发展管流使用高雷诺数管流数据。
Avci和Karagoz(2009)提出了摩擦系数方程平滑和粗糙的充分发展湍流流墙管道和渠道。
本研究旨在制定摩擦损失,提出摩擦图表基于经验公式,包括管的旋转.2.理论分析使用窄槽分析方法，环空中摩擦压力梯度可以被定义为：D是井眼直径（in），在这里,ΔP /ΔL是单位长度的摩擦压降(psi /英尺),f是范宁摩阻系数,ρ是流体密度(ppg),oD是管柱的外径。
环空流体的平均粘度V(英尺/秒)用下面公式表示为：i这里，Q是体积流量(美制加仑/分钟)。
管旋转对摩擦压降损失的影响，利用包含旋转速度的改进雷诺数来表达。
总的雷诺数包含轴向和旋转流动，可以被定义为：轴向方向上单位面积的雷诺数可以表示为：由于旋转产生的雷诺数可以描述为：这里 是流体密度ρ(ppg),μeR是径向方向的有效粘度(cp),ω是转速(rpm)。