【摘要】：鉆井液攜巖效率的高低直接影響一口井鉆井的好壞。國內(nèi)外許多學(xué)者通過研究巖屑在不同井斜角下的巖屑運(yùn)移規(guī)律以及現(xiàn)場實(shí)踐表明,在大斜度井段和水平井段由于鉆井液攜巖效率低,環(huán)空巖屑向井眼低邊不斷沉積形成巖屑床,如果沉積在下井壁的巖屑床不能得到及時的清潔和控制,就會帶來許多嚴(yán)重的問題,這些問題主要包括:憋泵、粘附卡鉆、高摩阻、高扭矩、嚴(yán)重時甚至造成鉆具斷裂脫落等井下安全事故,甚至最終導(dǎo)致整個井眼報廢,所以對于大位移井和水平井的大斜度井段和水平井段來說,鉆井液攜巖效率問題不僅具有理論意義,而且具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義,因此本文主要研究了水平井段的巖屑瞬態(tài)運(yùn)移規(guī)律,建立了相應(yīng)的理論數(shù)學(xué)模型,并做了大量的實(shí)驗對模型的可靠性加以驗證。類比于泥沙休止角的定義,通過對巖屑床下滑運(yùn)動的描述,定義了巖屑床休止角,并基于楔入堆積模型及床面巖屑顆粒受力模型,建立了靜水條件下巖屑床休止角計算模型,為大斜度井段與水平井段的劃分提供依據(jù)。在固液兩相流理論及原有穩(wěn)定分層攜巖模型的基礎(chǔ)上,通過對水平井段環(huán)空巖屑運(yùn)移規(guī)律的研究,對水平井段巖屑在不同工況下分布狀態(tài)做了進(jìn)一步的劃分,并建立了不同分布狀態(tài)下所對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并主要針對穩(wěn)定三層模型進(jìn)行了編程求解。基于巖屑床面顆粒的位置隨機(jī)性分布分研究,建立了巖屑顆粒相對沉陷度的隨機(jī)分布函數(shù),又因為可以在起動臨界流速和顆粒沉陷度之間建立聯(lián)系,進(jìn)而可根據(jù)其概率分布函數(shù)建立起臨界起動流速與床層表面顆粒起動百分?jǐn)?shù)之間的定量關(guān)系。
[Abstract]:The drilling efficiency of drilling fluid directly affects the drilling quality of a well. Many scholars at home and abroad have studied the cuttings migration law at different inclined angles and the field practice shows that because of the low drilling fluid carrying efficiency, the annulus cuttings are continuously deposited to the low side of the borehole to form cuttings bed. If the cuttings bed deposited on the bottom wall is not cleaned and controlled in a timely manner, there will be many serious problems. These problems mainly include: holding pump, sticking drill, high friction, high torque, When it is serious, it even results in downhole safety accidents, such as drilling tool fracture and falling off, and even leads to the whole hole being abandoned. So for the large deviated and horizontal sections of extended reach wells and horizontal wells, The problem of drilling fluid carrying efficiency is not only of theoretical significance, but also of practical guiding significance. Therefore, this paper mainly studies the cuttings transient migration law in horizontal well section, and establishes the corresponding theoretical mathematical model. A large number of experiments have been done to verify the reliability of the model. Analogous to the definition of sediment angle of repose, by describing the sliding movement of cuttings bed, the angle of repose of cuttings bed is defined. Based on the wedge accumulation model and the stress model of debris particles on the bed surface, the calculation model for the angle of repose of cuttings bed under hydrostatic conditions is established. It provides the basis for the division of large deviated well section and horizontal well section. On the basis of the theory of solid-liquid two-phase flow and the original stable stratified rock carrying model, the distribution of cuttings in horizontal well under different working conditions is further divided by the study of the regularity of cuttings migration in annulus in horizontal well section. The corresponding mathematical models in different distribution states are established, and the stable three-layer model is mainly solved by programming. Based on the study of the random distribution of the position of the debris particles on the bed surface, a random distribution function of the relative subsidence degree of the debris particles is established, and the relation between the starting critical velocity and the particle subsidence degree can be established. According to its probability distribution function, the quantitative relationship between the critical starting velocity and the starting percentage of the bed surface particles can be established.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE243

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本文編號：2367741