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气体钻井以气体作为循环携岩介质，有着大幅提高机械钻速、减少储层损害、克服井漏等诸多优点，在世界范围得到迅速推广。与工具装备迅猛发展形成对比的是工艺参数研究的滞后，已经制约了气体钻井的进一步推广。最优注气量作为重要工艺参数，其计算方法研究受到人们的重视。
本文从气固两相流基本理论出发，描述了环空中岩屑颗粒在气流作用下的力学行为和运动状态，从而揭示气体钻井岩屑破碎运移的机理。通过研究表明：
1.岩屑颗粒在环空中运移，必然发生岩屑-岩屑、岩屑-钻柱、岩屑-井壁间的碰撞。这种碰撞会使岩屑颗粒破碎，粒径减小，从而消耗气流能量，影响注气量的大小。
2.通常认为环空变径处为携岩的困难点，但在不考虑出水情况下，循环钻进一旦形成，变径处将不是影响气量的主要因素。而钻头处大量岩屑堆积，各种粒径的颗粒共存，此处能否有效携岩，将是气体钻进的关键。
本文从颗粒破碎能量和颗粒学入手，建立了重复破碎对气量的修正模型以及钻头处颗粒堆积形式对渗透率、压力的影响模型。修正后计算结果较原有模型而言，能够更好的与现场实钻数据吻合。