井眼清洁是大位移钻井的关键技术之一,其核心是环空岩屑运移规律的研究。由于大位移井大斜度井段长,环空岩屑分布达到稳定需要较长时间,使用稳态模型计算会带来较大误差。根据固液两相流理论,在已建立的大位移井大斜度井段三层稳定模型和两层不稳定模型的基础上,建立了大位移井全井段三层岩屑动态运移物理和数学模型,模型综合考虑了岩屑的悬浮、滚动和滑动运移方式、固液相速度差和钻杆旋转的影响,可以用于全井段(直井段、斜井段和水平段)计算,并能够模拟计算实际钻井中正常钻进和停钻循环的全部过程。基于有限体积法原理,引入SETS方法对大位移井全井段三层岩屑动态运移模型进行了数值求解,模拟分析了实际钻进和停钻循环全井段环空岩屑动态运移过程,揭示了排量、钻杆旋转、井斜角和稳态岩屑床高度等参数对岩屑床形成和冲蚀过程的影响规律。建立了稳态岩屑床高度回归公式、有岩屑床存在时环空压耗计算模型以及岩屑床动态运移速度和动态岩屑床高度分布工程计算模型,并对其在大位移井循环压耗精确计算、水力参数设计和井眼清洁监测等方面的应用进行了详细分析,为大位移钻井水力参数计算和设计提供了一套实用的工具。建立了大位移井水力延伸极限计算方法,并对其影响因素进行了分析,指出目前我国海上大位移井的水力延伸极限主要受稳斜段泵压限制。结合实例分析,提出了增加大位移井水力延伸极限的若干方法,对水力延伸极限的分析也可以作为井身结构设计的参考依据。最后对研究中存在的问题以及后续研究提出了建议。