基于Fluent⁃EDEM耦合模型的取芯工具携岩规律

杨柳青; 刘彬; Yao Kunpeng

doi:10.12473/CPM.202505056

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基于Fluent⁃EDEM耦合模型的取芯工具携岩规律

专题论文 | 更新时间：2026-01-19

- 基于Fluent⁃EDEM耦合模型的取芯工具携岩规律
- Cuttings Carrying Behavior of Coring Tools Based on Fluent⁃EDEM Coupling Model
- 石油机械 2025年53卷第10期页码：79-85
- 作者机构：
  
  川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  中国石油天然气集团有限公司川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院项目“万米超深井取芯工具及钻头性能评价”(QZT-2cy-2024-J5-780)
- DOI：10.12473/CPM.202505056
  中图分类号： TE921
- 纸质出版：2025-10-10
- 稿件说明：
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杨柳青,刘彬,姚坤鹏.基于Fluent⁃EDEM耦合模型的取芯工具携岩规律[J].石油机械,2025,53(10):79-85.

Yang Liuqing Liu Bin Yao Kunpeng.Cuttings Carrying Behavior of Coring Tools Based on Fluent⁃EDEM Coupling Model[J].China Petroleum Machinery,2025,53(10):79-85.
杨柳青,刘彬,姚坤鹏.基于Fluent⁃EDEM耦合模型的取芯工具携岩规律[J].石油机械,2025,53(10):79-85. DOI： 10.12473/CPM.202505056.

Yang Liuqing Liu Bin Yao Kunpeng.Cuttings Carrying Behavior of Coring Tools Based on Fluent⁃EDEM Coupling Model[J].China Petroleum Machinery,2025,53(10):79-85. DOI： 10.12473/CPM.202505056.

摘要

为提升超深井岩心取芯作业中岩屑的携带效率，围绕取芯工具在复杂工况下的携岩性能展开研究。综合考虑取芯工具规格、岩屑粒径、钻进速度、钻井液黏度及取芯工具外筒外环空间隙等关键参数，基于Fluent⁃EDEM耦合方法构建了多种规格取芯工具的三维数值模型，对岩屑在环空中的运动行为进行了仿真分析。研究结果表明：钻进速度对携岩效率影响显著，适当提高钻进速度可增强岩屑输送能力；在岩屑粒径较小时，提高钻井液黏度有利于提升携岩效率，但在粒径较大时该效应减弱；岩屑粒径增大会降低携带效率，但因单位时间生成岩屑数量减少，整体上对携岩亦可产生一定促进作用；增大外环空间隙可拓宽岩屑流通通道，有助于岩屑排出，但需权衡流速降低所带来的负面影响。研究结果明确了各参数对携岩效率的影响机制，并提出了取芯工具结构优化的方向和建议，可为后续超深井高效取芯提供参考。

Abstract

To improve cuttings carrying efficiency in coring operation of ultra⁃deep wells， the cuttings carrying performance of coring tools under complex conditions was studied. Considering the key parameters such as coring tool specification， cuttings size，rate of penetration， drilling fluid viscosity and annular clearance of coring tool outer barrel， a 3D numerical model of various specifications of coring tools was constructed based on the Fluent⁃EDEM method to simulate the movement behavior of cuttings in the annulus. The study results show that the rate of penetration has a significant effect on the cuttings carrying efficiency， and appropriately increasing the rate of penetration can enhance the cuttings transport capacity. When the cuttings size is small， increasing the drilling fluid viscosity is favorable for improving the cuttings carrying efficiency， but when the cuttings size is large， the effect is weakened. An increase in cuttings size would reduce the carrying efficiency， but due to a decrease in the number of cuttings generated per unit time， the cuttings carrying capacity is conversely promoted to some extent as a whole. Increasing the outer annular clearance can broaden the cuttings flow channel and contribute to the discharge of cuttings， but the negative impact of reduced flow velocity needs to be balanced. The study results clarify the influence mechanism of various parameters on the cuttings carrying efficiency， put forward the direction and suggestions for the structural optimization of coring tools， and provide references for the subsequent efficient coring of ultra⁃deep wells.

关键词

Keywords

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