泡沫质量和环空返速对泡沫携岩能力影响的数值模拟

尽管泡沫钻井具有较强的携岩能力，但在水平井钻井过程中，环空内依然存在岩屑传输困难的问题，有效降低或消除岩屑床是成功钻进的关键。根据质量守恒定律和动量守恒定理，运用计算流体力学软件FLUENT求解器，针对环空中泡沫和岩屑的混合流动过程进行了数值模拟，得到了偏心环空中不同泡沫质量和环空返速条件下岩屑床高度的变化规律，并与常规钻井液的携岩能力作了对比。研究结果表明:泡沫钻井液具有较强的携岩能力，在水平段所形成的岩屑床高度低于常规钻井液条件下的岩床高度，泡沫质量和环空返速对岩屑运移具有较大影响。     

大位移水平井井眼净化旋转因素数值模拟

应用CFD(计算流体力学)方法对钻井环空液固两相流动进行数值模拟,得到钻柱旋转情况下环空液固两相流流场流动特性:类螺旋运动是环空内液固两相主要运动方式,固相非对称分布在环空内;得到水平井段液、固相速度及体积分数分布;水平井段钻柱有旋转时环空高浓度(80%)固相环空占有面积率比钻柱无旋转时低近2/3;得到主要参数在钻柱旋转情况下对环空固相运移影响规律;钻柱转速在80~120r/min范围内时岩屑床高度变化较敏感;钻柱旋转对环空固液两相流动起扰动效应,可以很大程度上降低环空内固相含量,从而改善环空井眼净化效果。     

分支参数对多分支井入流及产能的影响规律研究

基于多分支井等效井径模型、井筒变质量流动模型、综合表皮系数模型及势的叠加原理,建立了新型单层油藏多分支井油藏渗流与井筒管流耦合模型.利用所建模型分析了分支数、分支长度、分支与主井筒的夹角等分支参数对多分支井入流动态及产能的影响.分析结果表明:分支井筒入流与主井筒生产段入流存在相互干扰,分支与主井筒夹角对主井筒生产段入流影响较大,主井筒生产段入流的干扰是影响分支井筒入流的主要因素.分支数、分支长度对多分支井产能影响显著,分支与主井筒夹角对产能影响相对较小,夹角为90°时产量最大.这为多分支井分支参数优化设计提供了理论依据.     

钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究

为了研究钻柱旋转对井眼净化效果的影响规律,选择215.9mm井眼及127.0mm钻柱作为环空尺寸,取钻柱的偏心度为0.5,选择20m作为轴向长度构造物理模型。采用欧拉多相流数学模型对问题进行分析处理,内边界条件设定为旋转,外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应)。数值模拟结果认为,钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动,其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同,类螺旋流动是液、固相的主要运动方式,钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量,而且还会使固相移动速度增加,从而促进水平井段的井眼净化。