页岩气井眼净化模拟研究及影响因素分析

作者：王志亮; 张震; 周旺明; 郭良林; 夏成宇; 黄和祥^*

来源：石油机械, 2021, 49(07): 23-30.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.07.004

• 页岩气井
• 井眼净化
• 岩屑运移
• 数值模拟
• 因素分析

在页岩气井的钻井过程中,由于重力作用,钻井时产生的岩屑会沉降在钻杆下部的低速区,随着岩屑的逐渐堆积,形成的岩屑床会使钻柱产生卡钻和机械钻速降低等问题,严重影响钻进效率。为了提高页岩气井眼净化效果并研究井眼净化的影响因素,通过有限元仿真的方法,在Fluent中建立了欧拉固液双相流模型与三维井眼环空岩屑沉降模型,采用六面体网格对模型进行划分,验证了网格无关性和收敛性;再将室内岩屑运移装置模拟的岩屑沉降结果与有限元仿真结果做对比,证明了模型的正确性;最后利用有限元仿真分析了在幂律流体中岩屑直径、井斜角、机械钻速、排量和钻井液密度等对井眼净化效果的影响,得出减小钻头切削齿的直径(可使形成的岩屑直径变小)、在大斜度井内加装岩屑床破坏器(减少岩屑床生成)、适当增大排量与钻井液密度(提高携岩能力)可以有效提高井眼净化效果。研究成果对减少环空内岩屑沉降量以及提高岩屑运移能力具有重要意义。

• 单位
  长江大学