大庆油田古龙页岩岩屑在幂律流体中的沉降阻力系数研究

大庆油田古龙页岩油开发大多采用长水平段水平井,但长水平段水平井钻井过程中,岩屑易在井筒内自由沉降而形成岩屑床,导致沉砂卡钻等井下故障,因此需要研究岩屑颗粒的沉降规律,优化钻井液性能及水力参数,确保井眼清洁。为此,利用可视化的试验装置和高速摄像机,系统记录了试验中颗粒在幂律流体中的沉降行为,获得了196组球形颗粒和224组不规则形状岩屑在幂律流体中自由沉降的试验数据。采用一种依赖于沉降颗粒受力平衡的力学模型对试验数据进行统计分析,建立了幂律流体中球形颗粒阻力系数预测模型。在此基础上,引入二维形状描述参数,建立了幂律流体中不规则形状岩屑阻力系数预测模型。该模型预测准确性较高,平均相对误差仅6.93%,能够满足钻井工程中预测岩屑沉降速度的需求。