水平定向钻进中钻屑运移研究综述

水平定向钻进技术为管道铺设提供了新方法,得到了广泛的工程应用。井眼清洁问题已成为该技术成功应用所面临的重要挑战。在土木和石油钻井领域,研究者们利用室内实验与数值模拟方法对钻屑运移问题进行了广泛的研究。为此,综述相关研究,为水平定向钻进中解决此类问题提供依据。从流动压降和钻屑运移两方面,分析了钻井浆液流速和流变性能、钻杆转速、环空偏心度、钻屑粒径等因素对井眼清洁的影响,进一步揭示了钻井浆液和钻杆旋转的影响机理。最后,总结室内试验与数值模拟研究成果异同,并为解决水平定向钻进中井眼清洁问题提供相关建议。

软煤层钻进钻穴区钻屑运移动态特征及应用

软煤层钻进过程中孔壁失稳破坏形成钻穴是致使钻进困难的主要原因。建立常态钻孔、开放型钻穴和填充型钻穴排渣模型,对孔内钻屑运移进行气固耦合动力学分析。研究结果表明,开放型钻穴对钻屑运移的影响较小,仅带来一定的压力损耗;填充型钻穴在钻孔底部的钻屑质量分数成倍增长,钻屑颗粒运动轨迹曲折,排出需要更长时间;填充型钻穴区出现瞬间动压波峰,压差损耗是常态钻孔、开放型钻穴的数倍。基于钻穴区钻屑运移特征,提出降低钻杆排渣阻力、增大排渣空间的钻具设计方法,研制了刻槽螺旋钻杆、低螺旋钻杆、等离子熔涂螺旋钻杆等系列钻杆,通过工程应用,软煤层钻进深度和钻进效率得到了有效改善。