页岩气为非常规天然气,近些年在全球范围内均被广泛开采。在页岩气开采中,由于利用桥塞压裂技术,导致水平井筒内不可避免产生桥塞碎屑,影响测井仪器等后续设备下井。为满足对井筒内桥塞碎屑的清洗打捞需求,本文对一种基于负压原理的水平井筒清洗打捞工具开展了研究工作,重点突破清洗打捞工具的总体方案研究、结构研究和性能研究及仿真。本文在对比了国内外不同水平井筒杂质清洗打捞方案的基础上,综合杂质打捞效率与工具可靠性两大技术要求提出了基于负压原理的页岩气水平井筒清洗打捞工具的总体技术方案。并基于负压原理对整个清洗打捞工具进行整体结构研究,包括四个关键部分:安全保护装置、负压发生装置、杂质储存装置、打捞装置。工具基于负压原理对井筒内杂质进行清洗打捞,负压大小是影响整个工具清洗打捞效率的决定性因素,为提高工具清洗打捞效率,首先对负压发生装置核心结构射流泵进行理论研究,得到影响射流泵产生负压大小及流道内能量损失的关键因素,包括:地面泵车供给流量、喷嘴出口直径、喉管直径等。然后利用ANSYS Workbench的CFX模块对射流泵内流道进行流道流场仿真,得出不同入口条件及结构参数水平井筒清洗打捞工具内“负压”的影响,最后利用MATLAB仿真得到工具打捞效率与负压大小的关系,通过仿真结果对各参数进行优化得到一组最优下井参数,在保证工具打捞效率的前提下尽可能较少工具内能量损失。本文研究的水平井筒清洗打捞工具应用在井深达3500—4500米,且水平井筒套管直径仅120mm的工况下,为保证所设计的水平井筒清洗打捞工具能在井下安全可靠的工作,利用ANSYS Workbench的静力学模块对清洗打捞工具进行可靠性分析,验证工具的设计合理性。