清除岩屑床钻杆接头设计与数值模拟研究

DESIGN AND NUMERICAL SIMULATION OF HYDROCLEAN DRILL PIPE SUB FOR HOLE CLEANING

屈文涛 郭怡潇 李桂变 胡海燕

大位移定向井、水平井钻井过程中，随井斜角增加，钻井液携带岩屑效率降低，形成岩屑床，影响钻井 效率，易引发井眼安全事故。对市场在用的 Ａ型和 Ｂ型两种带有螺旋槽结构的岩屑床清除钻杆，分别建立有限元 模型，基于计算流体动力学（ＣＦＤ）对相同工作条件下两种螺旋槽部位的环空流场进行数值模拟，从轴向速度场、切 向速度场、动压力场三个方面分别对比两种螺旋槽流道结构对环空流体流动特性的影响。研究结果表明，Ａ型清 除钻杆相比于 Ｂ型清除钻杆，在螺旋槽流域产生了更大的涡流和轴向速度，形成的低压区有利于岩屑卷入螺旋槽 流道，使岩屑随钻具旋转甩向高压区，能有效冲刷、携带井眼环空流域的沉积岩屑。