随着陆上油田资源的日益枯竭,油气勘探开发活动开始转向海洋,尤其是深水领域。深水表层钻井期间,岩屑和固井水泥浆被返排至海底,在洋流的作用下,沿海底运移一定距离后沉积。根据丛式井不同的排列布井方式,不同井口返出的岩屑和水泥浆会互相叠加,形成块状堆积,进而造成海底表层崎岖不平,可能导致生产管汇安装失败,延长施工作业周期,额外增加成本。考虑到洋流速度、岩屑物性、机械钻速、钻井液排量等多个因素都对岩屑运移沉积有影响,所以岩屑运移沉积规律比较复杂,针对这种特点,本文采用CFD-DEM耦合模型模拟岩屑运移沉积过程,通过对岩屑运移沉积影响因素的敏感性分析,研究岩屑运移沉积规律。在洋流作用下,岩屑运移沉积初步形成的堆积体会发生二次演化。通过分析岩屑颗粒在侧向水流作用下应力状态以及运动规律,基于连续方程,首次提出、建立岩屑堆积体坡面演化模型,并进行方程数值离散求解。表层套管固井过程中,为保证固井质量,会设计一定的固井水泥浆附加量,因此部分固井水泥浆将返至海底,在洋流作用下运移扩散。基于FLUENT软件,采用欧拉两相流k-ε模型,将水泥浆看作类流体进行数值模拟,得到洋流速度、水泥浆返出速度、水泥浆密度等施工参数对水泥浆运移沉积的影响规律。本文设计并搭建了一套模拟深水表层钻井岩屑及固井水泥浆运移沉积的实验装置,基于弗劳德相似准则设计对照实验,模拟研究洋流速度、岩屑粒径、钻井液排量、机械钻速等参数对岩屑及固井水泥浆运移沉积的影响规律。通过该室内仿真实验,将数值模拟与实验结果进行对比,验证了岩屑及固井水泥浆运移沉积数值模拟结果的准确性。在以上研究的基础上,结合LH16-X深水油气田区块,综合分析多井钻屑及返出固井水泥浆沉积叠加的分布规律,按照目前海洋钻井常用的水力参数、井身结构特点和丛式井布井方式,利用自编软件对多井岩屑及返出固井水泥浆堆积叠加进行计算分析,得到最终的堆积体几何形态呈环状,同时可预测最终稳定堆积体的几何参数。本文对岩屑及固井水泥浆运移扩散和堆积叠加的研究结果,可为深水丛式井组水下管汇的安装提供参考依据,具有重要指导意义。