随着全球能源的日趋紧张,对石油和天然气的勘探和开发也进入到一个新的阶段,大斜度井、大位移井、水平井等复杂结构井技术得到了越来越广泛的应用。在大斜度井、大位移井和水平井的钻井过程中,由钻头钻进产生的岩屑在自身重力作用下沉积在下井壁,形成岩屑床。如果岩屑床规模及厚度得不到有效的控制,将会造成钻具扭矩及摩阻增大,从而导致井下复杂事故的发生,直接影响钻进安全和作业效率。论文针对大斜度井、大位移井、水平井携岩问题,以斜井段和水平段岩屑运移为研究内容,查阅国内外文献资料,调研斜井段、水平段岩屑运移及井眼净化研究现状,采用数值计算和实验相结合的方法对斜井段及水平段岩屑运移规律进行研究。论文主要研究工作有以下几个方面:(1)对斜井段和水平段钻井液携岩机理进行微观、宏观分析研究,为实验研究和有限元仿真模拟提供理论基础。(2)设计建造斜井段、水平井段岩屑运移模拟实验台架,在不同钻井液排量、钻井液粘度、岩屑颗粒直径、钻柱转速及钻柱偏心度等工况条件下,实验研究斜井段、水平井段环空岩屑床颗粒的演变规律以及各工况参数对岩屑床颗粒的启动速度,移动层的运移速度以及岩屑沉降距离的影响;最终得出斜井段及水平段的岩屑床颗粒临界启动排量。(3)建立斜井段、水平井段“钻杆--井眼”的三维有限元仿真模型,通过FLUENT瞬态仿真技术进行液固两相流数值研究,利用实验结果验证仿真模型的可行性。(4)在有限元仿真模型的基础上,结合现在现场钻井工况,研究斜井段、水平井段内岩屑床颗粒的运动分布规律,以及不同工况参数如钻井液排量、钻柱转速、钻井液粘度及钻柱偏心度对岩屑床颗粒运动分布的影响规律,得出合理工况参数范围。利用室内实验和数值计算相结合的方法来研究斜井段和水平井段的岩屑床颗粒的运动分布规律,根据研究结论得出了岩屑运移合理工况参数,对现场斜井段、水平井段钻井防止岩屑沉降具有指导意义。