韩冰

（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司动力厂，辽宁 辽阳 111003）

空气钻井环空气固两相流动规律数值研究

韩冰

（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司动力厂，辽宁 辽阳 111003）

基于FLUEN T中Realizable k-ε模型，利用有限单元法建立了三维模型，并在此基础上探讨了流场、压力场和浓度场分布规律。结果表明，从钻探井底至井口，压力逐渐降低，随着入口空气速度的逐渐增大，沿程压降变化率也在增大；在钻铤内空气速度和浓度沿程逐渐减小，岩屑速度整体呈减小趋势；在钻铤和钻杆交界处，形成了一个小旋流，变化梯度较大；空气浓度达到最大，岩屑浓度达到最小；随着入口空气速度的增加，该旋流作用愈发明显，提高了岩屑携带效率。此外，期待为企业实际生产过程中提高岩屑携带效率、降低冲刷腐蚀、避免井壁失稳、延长设备寿命提供一定的理论依据。

空气钻井；气固两相流；规律；CFD

气体钻井技术作为欠平衡钻井技术的一个重要分支，通过气体作为循环介质的一种新的钻井技术，同传统的钻井技术技术相比，利用氮气、空气、天然气等非凝析气体将岩屑循环带出，没有液体的作用，能够有效大大降低液体和固体颗粒对油气层的损伤、减少井漏，切实提高机械钻井速度和油气的开采率，因此该技术已经被众多学者和企业所研究和应用[1]。美国ELPASO天然气公司早在20世纪50年代就开始应用气体钻井技术，进行油气井钻探开采[2]；Angel在1957年探索了利用气体进行钻采技术分析，计算出携带岩屑的气体流动速度；……