本文選題：頁巖氣　切入點(diǎn)：長水平井筒　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前,水平井開采已經(jīng)成為國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)的最主要方式,尤其是針對產(chǎn)層薄、滲透率極低同時孔隙度小的頁巖氣儲層。在現(xiàn)有的頁巖氣開發(fā)技術(shù)條件下,盡管常規(guī)防砂技術(shù)工藝的精度日益提高,且能夠阻擋大部分來自地層的砂粒,但仍會有一定粒徑的地層砂粒隨頁巖氣進(jìn)入井筒,當(dāng)采出頁巖氣氣量足夠大時,高速含砂氣流將會對井筒以及井口地面設(shè)備造成強(qiáng)烈的沖蝕和磨損;當(dāng)采出氣量不夠大時,則會有一部分砂粒不能被攜帶出井口,造成砂粒在井底堆積,引起砂堵井筒等嚴(yán)重事故,在頁巖氣長水平井筒中則尤為嚴(yán)重。因此,為探究頁巖氣長水平井筒沖蝕失效和沉砂原理,本文開展了對頁巖氣長水平井筒沖蝕及砂沉積模擬計(jì)算,研究了各參數(shù)對它的影響,為實(shí)際生產(chǎn)中頁巖氣長水平井筒沖蝕失效和沉砂提供依據(jù)和方向。主要包括以下內(nèi)容:(1)本文對現(xiàn)有的一套可循環(huán)的沖蝕裝置進(jìn)行了升級和改造,使實(shí)驗(yàn)裝置能夠模擬出更加貼切真實(shí)管道內(nèi)環(huán)沖蝕情況,并開展了相關(guān)沖蝕實(shí)驗(yàn)。(2)自主設(shè)計(jì)了一套可視化水平管沉砂實(shí)驗(yàn)裝置,砂粒沿著“L”型導(dǎo)管從水平管中部并在來流的作用下運(yùn)移和沉積到水平管底部,對于砂粒的運(yùn)移軌跡,實(shí)驗(yàn)將利用高速攝像機(jī)進(jìn)行捕捉。(3)開展與實(shí)驗(yàn)同尺寸的管內(nèi)環(huán)沖蝕和水平管砂沉積數(shù)值模擬,處理并分析模擬結(jié)果,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,分別驗(yàn)證沖蝕和砂沉積模型。(4)在對實(shí)際生產(chǎn)中的頁巖氣長水平井筒的調(diào)研基礎(chǔ)上,對井筒的關(guān)鍵部位開展符合實(shí)際生產(chǎn)工況的多組次沖蝕與砂沉積數(shù)值模擬計(jì)算,結(jié)果分析表明,長水平井筒中接箍和封隔器部位極易受到?jīng)_蝕,且隨著氣體進(jìn)口質(zhì)量流量、砂粒直徑以及砂粒含量增加沖蝕量也越來越大。而在其他工況不變的條件下隨著砂粒濃度的增加,相同的運(yùn)移距離下,砂粒濃度明顯增加并最終達(dá)到穩(wěn)定。(5)對整體井筒進(jìn)行實(shí)尺寸沖蝕和砂沉積數(shù)值模擬,開展不同工況下整體井筒的沖蝕和砂沉積模擬,結(jié)果顯示,在相同工況下,沿著氣流方向井筒受到的最大沖蝕速率逐漸減小,而在相同位置上,沖蝕量隨著進(jìn)口質(zhì)量流量、砂粒直徑和含砂量的增加而增大,砂粒運(yùn)移的距離逐漸減小。
[Abstract]:At present, horizontal well production has become the most important way of shale gas development at home and abroad, especially for shale gas reservoirs with thin layers, very low permeability and small porosity. Although the accuracy of conventional sand control technology is improving day by day and can block most of the sand grains from the formation, there will still be sand particles of certain diameter entering the wellbore with shale gas, when the shale gas production is large enough, The high speed sand bearing air flow will cause strong erosion and wear to the wellbore and the surface equipment of the wellhead. When the gas production rate is not large enough, some sand particles will not be carried out from the wellhead, resulting in sand particles accumulating at the bottom of the well. Serious accidents such as sand plugging are especially serious in shale gas long horizontal wellbore. Therefore, in order to explore the failure of shale gas long horizontal wellbore erosion and sand sinking principle, the simulation calculation of shale gas long horizontal shaft erosion and sand deposition is carried out in this paper. The influence of various parameters on it is studied, which provides the basis and direction for the erosion failure and sand sinking of shale gas horizontal horizontal wellbore in actual production. The main contents include the following contents: 1) this paper has upgraded and reformed a set of circulating erosion devices in this paper. So that the experimental device can simulate the erosion of the inner ring of the pipe more accurately, and carry out the related erosion experiment. (2) A set of visualized horizontal pipe sand sinking experimental device is designed independently. Sand particles are transported and deposited along the "L" tube from the middle of the horizontal tube to the bottom of the horizontal pipe under the action of the incoming flow. The experiment will use high-speed camera to capture. 3) numerical simulation of inner ring erosion and horizontal tube sand deposition of the same size as the experiment will be carried out. The simulation results will be processed and analyzed, and the results will be compared with the experimental results. Based on the investigation of shale gas long horizontal wellbore in actual production, numerical simulation of erosion and sand deposition of key parts of wellbore in accordance with actual production conditions is carried out. The results show that the coupling and Packer parts in the long horizontal wellbore are vulnerable to erosion, and with the mass flow rate of the gas inlet, The diameter of sand and the amount of erosion increased with the increase of sand content, and under the same moving distance with the increase of sand concentration in other conditions, Sand concentration increased obviously and finally reached stability. 5) numerical simulation of solid size erosion and sand deposition was carried out on the whole wellbore. The results showed that under the same working conditions, the erosion and sand deposition of the whole wellbore were simulated under different working conditions. The maximum erosion rate along the air flow direction decreases gradually, while at the same position, the erosion rate increases with the increase of inlet mass flow rate, sand diameter and sand content, and the distance of sand grain migration decreases gradually.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE37

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本文編號：1561085