【摘要】：煤層氣開采多采用“U型水平井”的開采方式,而玻璃鋼作為新型完井管材正被廣泛應(yīng)用于煤層氣井水平段完井施工。與常規(guī)的鋼制套管相比,非金屬材質(zhì)的玻璃鋼套管既能保證自身強(qiáng)度滿足施工要求,且在采煤過程中不會(huì)產(chǎn)生電火花和摩擦火花,提高了后期采煤的安全性。但由于玻璃鋼套管自身密度較小,在固井不同頂替階段管柱內(nèi)外流體密度差的作用將會(huì)使得玻璃鋼套管產(chǎn)生不同程度的偏心,從而影響注水泥過程的頂替效率,并最終對(duì)固井質(zhì)量產(chǎn)生危害。通過建立考慮注替階段套管內(nèi)外流體密度差作用的玻璃鋼套管居中度計(jì)算模型,從而定量評(píng)價(jià)了不同頂替階段時(shí)玻璃鋼套管的居中度。結(jié)果表明,玻璃鋼管單獨(dú)下入時(shí)的居中度無法滿足注水泥施工要求,因此需要安放套管扶正器以改善水平段玻璃鋼套管的居中度。通過對(duì)水平井段玻璃鋼套管進(jìn)行力學(xué)分析,建立了安放扶正器條件下的管柱居中度計(jì)算模型,明確了扶正器安放間距及安放位置對(duì)居中度的影響,并以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)了扶正器安放方式的優(yōu)選。同時(shí),為保證玻璃鋼套管下入后水平段的頂替效果,在環(huán)空流體頂替力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,通過分析環(huán)空頂替流態(tài)對(duì)頂替效率的影響,并結(jié)合不同頂替流態(tài)下的數(shù)值模擬結(jié)果,明確了套管不同居中度及頂替流速對(duì)頂替效率的影響。考慮到紊流頂替時(shí),環(huán)空動(dòng)液柱壓力過大易使環(huán)空流體漏失甚至壓漏煤層,而塞流頂替將使得注水泥頂替施工耗時(shí)過長(zhǎng)從而使得水泥漿流動(dòng)性能無法保證,因此建立了保證環(huán)空流體不向煤層漏失的最大臨界頂替排量的計(jì)算方法——“摩阻-排量反算法”,實(shí)現(xiàn)了層流流態(tài)下注水泥臨界頂替排量的優(yōu)選,從而為采用玻璃鋼套管時(shí)煤氣水平井的固井方案設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

內(nèi)為水泥漿，管外為鉆井液時(shí)，所受浮力最大，套管變形量最大達(dá)到 13.4mm，并且在注水泥頂替結(jié)束時(shí)，玻璃鋼套管向上漂浮，這與普通鋼制套管的位置變化有所區(qū)別。頂替過程不同階段中，管徑為 4.5in 的玻璃鋼套管居中度變化情況如圖 2.12 所示：圖 2.12 4.5in 玻璃鋼套管頂替過程不同階段的居中度變化由圖 2.12 可知，頂替不同過程中玻璃鋼套管不同位置處的居中度均有很大差異。管

東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文當(dāng)水泥漿返出時(shí)，管柱內(nèi)外均為水泥漿，此時(shí)玻璃鋼管略向上漂浮，處于下偏心狀態(tài)。最后，，頂替結(jié)束時(shí)管柱內(nèi)為鉆井液、外為水泥漿，將使得管柱的線密度變?yōu)樨?fù)值，進(jìn)而整體變?yōu)樯掀�。璃鋼套管居中度�?jì)算結(jié)果分析前文所建立的玻璃鋼管變形量及居中度計(jì)算模型，取水平段內(nèi)長(zhǎng)度為管進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)頂替過程不同階段下玻璃鋼套管線密度的變化繪制n 的玻璃鋼套管變形量的變化情況如圖 2.11 所示。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE256

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708546