纪国栋 陈 勋 佟德水 刘 力 郭卫红 余万顺

（1.中国石油集团工程技术研究院有限公司；2.辽河油田公司钻采工艺研究院；3.中国石油勘探开发研究院）

为提高单井产量和最终采出程度，水平井水平井段的设计长度逐步增加，目前国外非常规油气开发中水平段长度一般都大于2 000 m，3 000 m的水平段也非常常见，最大水平井段长度已突破5 000 m。水平井，特别是长水平段水平井钻井面临着诸多技术挑战，其中，井眼清洁问题常会引起起/下钻遇阻、钻具托压甚至卡钻问题，造成较大的经济损失［1，2］。新疆玛湖致密油水平井平均水平段长度超过1 500 m，1 500 m以上水平段水平井数量占比达52%，长水平段钻井过程中面临钻井液携岩效率低、斜井段易堆积形成岩屑床等难题，导致摩阻扭矩大、托压严重和起/下钻阻卡复杂状况多，后期电测、下套管遇阻严重，一次到底难度大。

提高环空返速、改善钻井液性能及机械清除等传统清除岩屑床的主要方式具有较大的局限性，已经无法完全满足长水平段水平井的岩屑清除要求［3］。近年来，为有效解决井眼清洁问题，许多学者研制了不同类型的岩屑床清除工具，如Samuel R发明的自适应的井眼清洁工具［4］，Tolle G C发明的分流式水力清屑装置［5］等。Puymbroeck L V等的论文介绍了VAM Drilling公司的一种带有双螺旋叶片的复合井眼清洁工具［6～10］，其结构特点是集成了清洁岩屑的叶片和减阻的滑动轴承，应用了CFD数值模拟优化设计了叶片剖面形状，工具扭矩传动通过钻杆提供，室内实验和现场测试表明该工具在40℃以下的造斜段和水平段具有极好的岩屑床破坏能力，提高井眼清洁程度达60%以上，钻具摩阻减少30%。……