基于颗粒直径大小对环形空间携屑影响的数值模拟

房建宇，李士伟



基于颗粒直径大小对环形空间携屑影响的数值模拟

房建宇1，李士伟2

（1. 东北石油大学 石油工程学院，黑龙江 大庆 163318 ; 2. 大庆油田采油六厂，黑龙江 大庆 163000）

钻井是开发石油资源一个非常重要的环节和技术手段，井中岩屑易在井眼底部形成岩屑床，导致下钻遇阻、蹩泵甚至卡钻，因此岩屑运移机理的研究对钻井作业来说至关重要。通过对现场实际情况的调研，得到井下上返颗粒的直径范围，进行数值模拟。运用SolidWorks对井下环形空间进行建模与装配，得到井下环形空间的三维模型。使用软件建立井下环形空间的简化模型，通过应用FLUENT中动网格部分的UDF编写成功地实现了钻杆的旋转。运用FLUENT数字模拟软件，通过对流体非定常流的数值模拟，对岩屑在环形空间的运移规律进行研究，模拟条件更加接近实际情况，结果更加精确，可以为钻井井眼清洁工作提供科学参考。

计算流体力学(CFD); 环形空间; 液固两相流; 数值模拟

井眼中的固体微粒受重力、粘滞阻力、冲击力、浮力作用影响，岩屑浓度大于这些作用力的工作能力，岩屑就会沉降产生岩屑床[1]；岩屑床严重影响了机械钻速，钻进是阻力增加，尤其是定向井、水平井时易形成井下的脱压现象，导致钻头处没有钻压，长时间没有进尺，工程进度缓慢，增加钻井成本；岩屑床导致钻柱扭矩增大，严重时甚至扭断井内钻柱，产生严重的井下事故；岩屑床还是钻具粘卡产生的主要原因，岩屑床的存在使测试工具下方受阻。……