深水钻井作业中隔水管钻井和无隔水管钻井泥浆回收循环系统 机电工程学院供图

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【本站讯】近日，机电工程学院机械工程学科博士研究生张桂林在深水无隔水管钻井研究方面取得重要进展，相关研究成果《非定常雷诺数效应与瞬态岩屑运移中的涡旋诱导聚集机制》以英文形式发表在国际海洋工程领域顶级期刊《Ocean Engineering》上。该刊当前影响因子为6.3，属于SCI二区Top期刊。

论文第一作者为博士研究生张桂林，通讯作者为相恒富老师、张彦廷教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位。该研究得到国家重点研发计划项目和国家自然科学基金面上项目的资助支持。

深水无隔水管钻井技术已成为深水油气勘探的核心手段，但其举升系统在双泵切换等瞬态工况下，容易因水力扰动引发岩屑沉积堵塞，直接影响钻井安全与作业效率。现有研究多集中于稳态岩屑运移，对瞬态流量突变所导致的岩屑堆积机制缺乏系统性解析，这一空白已成为制约该技术进一步推广应用的瓶颈。

针对上述难题，研究团队通过液压系统仿真软件搭建双泵液压回路模型，结合离心泵试验台对瞬态参数进行验证，并利用UDF接口将验证结果交互至CFD-DEM耦合仿真中，实现了流量与压力瞬态变化对局部岩屑运移影响的高保真模拟。在此基础上，团队通过多参数耦合分析，系统揭示了阀门切换时间、管倾角、岩屑形状及粒径对岩屑床厚度减小率的影响规律，阐明了非定常雷诺数效应驱动下的涡旋诱导聚集机制，为认识瞬态工况下的岩屑运移行为提供了新的研究视角。

该成果深化了对深水无隔水管钻井瞬态岩屑运移规律的认识，可为双泵切换等瞬态工况下的井眼净化设计与水力参数优化提供理论依据和技术支撑，对保障深水钻井安全、提升作业效率具有工程应用价值。