發(fā)布時(shí)間：2020-04-20 23:36

【摘要】：在深井、超深井鉆井過程中環(huán)空壓降預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確,可能導(dǎo)致井底壓力失衡,引發(fā)井漏、井噴等安全事故,所以環(huán)空壓降的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)對(duì)于井控、控壓鉆井和鉆井參數(shù)優(yōu)化至關(guān)重要。在水平井和定向井的鉆井過程中,鉆柱因?yàn)槭艿捷S向載荷的作用極易發(fā)生屈曲,鉆柱屈曲不僅會(huì)對(duì)環(huán)空流場(chǎng)產(chǎn)生較大影響,也會(huì)對(duì)環(huán)空壓降產(chǎn)生一定的影響。為了實(shí)現(xiàn)鉆柱旋轉(zhuǎn)條件下屈曲環(huán)空壓降的準(zhǔn)確便捷預(yù)測(cè),本文以流體力學(xué)理論為基礎(chǔ),建立了屈服冪律流體螺旋層流環(huán)空壓降簡(jiǎn)化模型、鉆桿接頭影響的同心(偏心)環(huán)空壓降數(shù)學(xué)模型以及考慮鉆柱旋轉(zhuǎn)和屈曲的環(huán)空壓降簡(jiǎn)化模型,并基于Fluent軟件,開展了考慮鉆柱旋轉(zhuǎn)、接頭、屈曲影響的環(huán)空壓降仿真實(shí)驗(yàn),通過計(jì)算模型與仿真實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,確定了模型的有效性。取得的主要研究成果有:(1)建立了螺旋層流環(huán)空壓降簡(jiǎn)化模型,并利用該模型開展了相關(guān)影響因素分析,研究表明:鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)空壓降隨屈服值和稠度系數(shù)呈線性或擬線性關(guān)系變化,隨流性指數(shù)、鉆柱旋轉(zhuǎn)速度、環(huán)空內(nèi)外徑比和偏心率呈指數(shù)關(guān)系變化;應(yīng)用Fluent軟件開展了考慮鉆柱旋轉(zhuǎn)的環(huán)空壓降仿真研究,將模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,其誤差在±5%左右,表明簡(jiǎn)化模型具有較高的準(zhǔn)確性;(2)建立了考慮鉆桿接頭影響的同心(偏心)環(huán)空壓降數(shù)學(xué)模型,并利用該模型開展了影響因素分析;同時(shí)應(yīng)用Fluent軟件開展考慮鉆桿接頭影響的環(huán)空壓降仿真研究,將仿真模型結(jié)果與數(shù)學(xué)模型結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,同心環(huán)空時(shí)誤差范圍為±5%,偏心環(huán)空時(shí)誤差范圍為±10%,當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)與接頭同時(shí)考慮時(shí)其誤差為±15%;(3)建立了考慮鉆柱屈曲影響的環(huán)空壓降簡(jiǎn)化模型,并利用該模型開展了影響因素分析,結(jié)果表明:環(huán)空壓降比隨著環(huán)空屈曲長(zhǎng)度的增加,呈現(xiàn)周期性的變化,在一個(gè)正弦屈曲間距內(nèi),呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),隨著屈服值、稠度系數(shù)、環(huán)空流速的增加,環(huán)空壓降比基本保持不變,隨著流性指數(shù)、環(huán)空內(nèi)外徑比、偏心度的增加呈減小的趨勢(shì);同時(shí)應(yīng)用Fluent軟件開展了考慮鉆柱屈曲的環(huán)空壓降仿真研究,將模型結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,其誤差范圍為±5%。(4)建立了考慮鉆柱旋轉(zhuǎn)和屈曲影響的環(huán)空壓降簡(jiǎn)化模型,并開展了相關(guān)影響因素的分析,研究結(jié)果表明:環(huán)空壓降隨著鉆柱轉(zhuǎn)速的增加呈減小的趨勢(shì),在鉆柱轉(zhuǎn)速不變的條件下,環(huán)空壓降隨著屈服值、稠度系數(shù)、流性指數(shù)的增大而增大,隨最大偏心度的增大而減小;將模型計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,其誤差范圍在±10%。
【圖文】：

研究技術(shù)路線圖

圖２－１四種常用流變模型的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖逡逑２．１．２鉆井液流變參數(shù)的確定逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE245

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫曉峰;紀(jì)國棟;王克林;曲從鋒;蔣天洪;;大斜度井偏心環(huán)空鉆柱旋轉(zhuǎn)對(duì)巖屑運(yùn)移的影響[J];特種油氣藏;2015年06期

2 尹家峰;;水平段環(huán)空壓耗與巖屑運(yùn)移規(guī)律數(shù)值模擬[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2014年03期

3 郭宇健;李根生;宋先知;田守]，

本文編號(hào)：2635091