孙晓峰 姚 笛 孙士慧 纪国栋 于福锐 孙铭浩 赵元喆 陶 亮

1.“提高油气采收率”教育部重点实验室·东北石油大学 2.东北石油大学三亚海洋油气研究院3.中国石油集团工程技术研究院有限公司

0 引言

目前，水平井已是油气资源开采的常用井型，但钻井过程中岩屑极易在造斜段和水平段沉降形成岩屑床，从而引发钻具高摩阻，高扭矩、钻头托压、卡钻等一系列问题[1-6]。因此，有必要深入研究大斜度与水平井段的运移规律，建立瞬态岩屑运移模型对岩屑成床与运移规律进行描述，从而准确预测井眼环空内岩屑的分布情况。

现有国内外学者所建立的岩屑瞬态运移模型主要以岩屑床高度预测分层模型为主，包括两层岩屑运移模型与三层岩屑运移模型[7-13]。Martins等[14]以两层岩屑稳态运移模型为基础，首次建立了时间相关的两层岩屑瞬态模型。Wang等[15]等提出了基于SETS方法的三层瞬态模型求解方法。Zhang等[16]基于环空固液两相流流型建立了一种动态岩屑床分层预测模型，模型的层数可由流型确定。Guo等[17]将三层稳态模型与两层非稳态模型相结合，建立了三层瞬态运移模型。Fallah等[18]提出了基于漂移模型的两层岩屑瞬态模型。

就目前的研究来看，岩屑分层运移模型虽然可以计算岩屑瞬态沉积高度，但模型求解速度慢，耗费计算资源，且仅在没有扰动时适用。在大斜度与水平井段钻进过程中，钻杆旋转、震动与起下均是流动中的大扰动，钻井液与岩屑的固液两相流存在沙丘流、分层流、分散悬浮等多种流型，此时岩屑分层模型并不适用。……