水平井巖屑運移數(shù)值模擬研究

諶柯宇

摘 要：隨著石油鉆采工藝不斷發(fā)展，水平井鉆井在世界范圍內(nèi)全面展開，已成為現(xiàn)代油氣勘探開發(fā)的重要手段。由于水平井的井斜角大，巖屑在運移過程中容易形成巖屑床，而巖屑床清除比較困難。針對目前存在的問題，采用計算流體力學(xué)仿真模擬技術(shù)對不同巖屑粒徑下巖屑運移進行了研究。結(jié)果表明：巖屑粒徑的增大，移動巖屑床速度和懸浮巖屑體積分數(shù)基本保持不變，懸浮巖屑運移速度及固定巖屑床體積分數(shù)呈下降趨勢，環(huán)空下部巖屑床高度增加，堆滿了下環(huán)空，單位體積內(nèi)巖屑所占比重下降，導(dǎo)致了移動巖屑床體積分數(shù)先增大后減小。建議在某些井段使用低鉆速牙輪鉆進，以此控制巖屑粒徑在2mm以內(nèi)，降低巖屑清洗難度。

關(guān)鍵詞：水平井鉆井 巖屑運移 數(shù)值模擬

中圖分類號：TE21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-0027-01

水平井鉆井在油氣田開發(fā)過程中應(yīng)用廣泛，可提高產(chǎn)能，降低成本。井眼凈化是水平井關(guān)鍵技術(shù)之一，由于井斜角為90 °，巖屑運移過程中容易形成巖屑床，造成井眼清洗困難，井眼凈化不好可導(dǎo)致嚴重的鉆井事故。在水平井中，巖屑粒徑大小之間影響鉆井液攜巖難度大小。該文通過流場仿真揭示粒徑大小對井眼清洗的影響。

1 水平井環(huán)空流場數(shù)值模型

建立水平井環(huán)空流場模型，在重力作用下，鉆柱存在偏心。考慮到在鉆井工程中，實際的鉆柱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為了便于對環(huán)空進行數(shù)值計算。針對其空間結(jié)構(gòu)進行簡化和假設(shè)：（1）忽略環(huán)空溫度、井底產(chǎn)氣產(chǎn)水對鉆井液流動的影響；……