谭天一，张 辉

(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

随着全球能源格局的不断演变，天然气产业的不断发展[1-2]，页岩气在中国天然气开发中的地位日益突出[2-4]。作为页岩气开采的核心技术和主要方式[5]，水平井具有产层暴露面积大、单井产量和采收率高的特点[6-7]，在各地页岩气开发中得到了广泛应用[8-10]。然而，由于水平井特殊的井身结构和井眼轨迹[11]，在重力作用下，岩屑易下沉到井眼低边，堆积形成岩屑床[12-13]。岩屑床堆积过高，极易引发卡钻、井壁失稳、钻速降低等钻井复杂和事故[14-16]，带来巨大的经济损失[13,17]。

传统解决岩屑床堆积的方法主要通过改善钻井液性能或优化钻井参数来提高携岩效果，但这些措施有一定的局限性。为更好解决岩屑床沉积问题，业内开始致力于研究清除岩屑床的井下工具。

目前，关于清除工具的研究多为分析单个工具工作对周围流场和岩屑运动的影响，主要通过室内实验或数值模拟进行。此类研究是优化岩屑床清除工具结构和评价局部作用效果的基础。但是，单个工具的作用范围有限，不能解决整口水平井的井眼清洁问题。从宏观的角度来看，将多个清除工具安放于井下不同位置，使工具的作用范围覆盖需要清洁的井段，才能连续运送岩屑，有效改善井眼清洁状况。如果工具安放位置不当或安放间距过大，岩屑会沉降在有效作用范围之外的井段，仍会堆积形成岩屑床；但如果安放过密，不但会直接增加钻井工具的成本，还可能增大摩阻扭矩和环空压耗等[18]。……