大位移井对于高效开发边际油田、提高油气产量、减少作业成本有着显著效果。在大位移井大斜度井段钻井过程中，大尺寸岩屑会被钻杆研磨为小尺寸岩屑，小尺寸岩屑堆积会造成高摩阻、高扭矩，严重时造成卡钻等井下复杂事故。本文重点进行大位移井小尺寸岩屑运移规律及其清洁工具设计研究，可望为大位移井的安全高效钻井作业提供技术参考。 本文基于固液两相流理论，建立了偏心环空固液两相流动数值仿真模型，揭示了大位移井小尺寸岩屑运移规律。基于井筒清洁过程中各物理量之间的内在关系，利用量纲分析方法和回归分析方法，建立了大位移井大斜度井段井筒清洁模型。设计了一种新型清岩钻杆，采用计算流体力学方法对其可行性进行了验证。同时，对新型清岩钻杆和传统钻杆的清岩效果进行了对比分析。研究结果表明：小尺寸岩屑相较于大尺寸岩屑能够在环空中维持更长时间的悬浮状态；将大位移井大斜度井段井筒清洁模型的预测值与实验实测值比较发现大部分误差在8%以内，满足施工现场需求；新型清岩钻杆的清岩槽道结构建议设计为前方设置直棱状槽道，后方设置螺旋状槽道，螺旋翼最优螺距为2000mm，最优长度为200mm；数值仿真表明使用新型清岩钻杆后环空中的小尺寸岩屑颗粒体积分数比传统钻杆大约降低60%，新型清岩钻杆的清岩效果较为明显。
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