在综合应用井筒两相流压降和传热模型的基础上,考虑地层渗流与井筒耦合,考虑了钻井液和侵入酸性流体的基本物性参数与井筒温度压力的耦合作用,酸性天然气与水基钻井液间的相互作用(化学反应和溶解),建立酸性天然气侵入井筒多相流计算模型.通过数值计算分析,钻遇相同地层条件下,不同组分(甲烷+二氧化碳,甲烷+硫化氢)两类酸性天然气藏的环空压力等变化规律.结果表明,酸性天然气与水基钻井液化学反应消耗酸性天然气质量流量很小,可忽略.而井筒内溶解度较大,酸性天然气在近井口处由于溶解度迅速降低,气体密度发生突变,且二氧化碳和硫化氢摩尔分数的越大,突变位置越靠近井口处.酸性天然气中二氧化碳和硫化氢摩尔分数越大,井底压力变化越小,不能根据井底压力下降值直接判断溢流程度.

射流钻头的破岩性能对井眼深度和大小有重要影响。本文对径向水平井常用的2种射流钻头——多孔喷嘴和混合射流喷嘴采用室内试验的方法对它们的破岩规律和破岩性能进行了分析和对比。结果表明，冲击时间、喷嘴压降、喷距和围压对2种喷嘴破碎效果的规律基本相同，混合射流喷嘴的最优喷距不明显，多孔喷嘴的最优喷距为5—6倍喷嘴当量直径，多孔喷嘴的破岩性能要优于混合射流喷嘴，同时混合射流喷嘴在破碎孔径大小方面优于多孔喷嘴。本文可以为水力喷射径向水平井射流钻头的选择提供试验依据。

设计了一种适用径向水平井技术的旋转射流多孔喷嘴。其前端面均布3个不同切向倾角15°、30°、45°的孔眼。利用数值模拟方法，采用 RNG k －ε湍流模型对该喷嘴流场特征进行了研究，并与试验破岩结果进行了对比。结果表明，15°孔眼轴向速度较大，扩散性差，衰减缓慢，类似直射流，破岩效果适中；30°孔眼轴向、径向、切向速度均较大，扩散性适中，衰减较慢，其破岩效果最佳；45°孔眼虽具有较高切向、径向速度，但扩散性较强，衰减较严重，可形成较大破岩面积，但破岩深度有限；3个孔眼破岩面积在径向存在重叠，当喷嘴旋转时，可轨道扫描式完成联合破岩；不同倾角破岩效果不同，本试验中30°倾角的孔眼破岩效果最佳。流场数值模拟结果与实际破岩效果基本一致。

多孔喷嘴是径向水平井技术的核心技术装备,需同时实现高效破岩与强力自进,而目前常用的多孔喷嘴的流量系数一般在0.6左右,其能量转换效率仅为36%左右,严重限制了多孔喷嘴的整体性能。因此,研究多孔喷嘴流量系数影响规律十分必要。根据流量系数定义推导了多孔喷嘴流量系数,试验确定了各孔眼局部阻力系数,并研究了排量、孔眼数量对多孔喷嘴流量系数影响规律。结果表明,多孔喷嘴能量转化效率等于其流量系数的平方;其流量系数由各孔眼流量系数与其权重决定;孔眼流量系数主要取决于其沿程阻力系数与局部阻力系数;绝大部分能量损失由局部阻力损失引起;而孔眼局部阻力系数随着排量增加略有降低,但随着孔眼数目增加而迅速增大。