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大斜度井段偏心环空钻井液紊流携岩规律研究

大斜度井段偏心环空钻井液紊流携岩规律研究

作者：王克林东北石油大学

学位级别：硕士

水平井、大位移井在海洋油田、老油田和低渗透油田开发中得到了广泛应用。但在钻井过程中,当液流速度小于岩屑悬浮运移速度时,岩屑容易在大斜度井段沉降并形成岩屑床,导致钻柱高摩阻和扭矩、低机械钻速、卡钻等问题。因此,本文重点研究... 详细信息

水平井、大位移井在海洋油田、老油田和低渗透油田开发中得到了广泛应用。但在钻井过程中,当液流速度小于岩屑悬浮运移速度时,岩屑容易在大斜度井段沉降并形成岩屑床,导致钻柱高摩阻和扭矩、低机械钻速、卡钻等问题。因此,本文重点研究了大斜度井段偏心环空钻井液紊流流动、岩屑起动以及钻井液紊流携岩规律,其预测值与实验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。采用结构网格划分环空流体域,用滑移网格模拟钻柱旋转,基于Realizable k-ε紊流模型和SIMPLE求解方法,模拟了水平井段同心、偏心和存在静止岩屑床的偏心环空钻井液紊流特性。引入4种环空当量直径计算方法,通过与实验数据对比发现,选择Slot或Lamb方法更能准确预测环空摩擦压降。考虑岩屑床面颗粒的浮重、上举力、拖拽力、液流压耗、粘着力及附加质量力,结合颗粒的随机分布函数和紊流壁面律理论,建立岩屑滑移、滚动和举升起动的力学模型。模型计算结果显示,岩屑举升起动所需钻井液排量要高于滚动,且都随岩屑床高度增大而减小,并据此估算岩屑床高度。基于欧拉固液两相流模型和钻井液Realizable k-ε紊流模型,模拟了偏心环空钻柱旋转条件下的钻井液紊流携岩规律。模拟发现钻柱旋转使得岩屑床沿旋转方向倾斜,在环空内呈非对称分布状态,并减小环空岩屑浓度和固液压降,其变化幅度受井斜角、岩屑注入浓度、岩屑直径、钻井液流速和粘度的影响,但当转速达到临界值后,其作用效果并不显著。根据数值模拟结果形成了岩屑体积浓度和固液压降经验模型。

关键词：大斜度井段紊流岩屑床岩屑起动钻井液携岩

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气体钻井大斜度井段最小携岩注气量研究

气体钻井大斜度井段最小携岩注气量研究

作者：邵帅东北石油大学

学位级别：硕士

气体钻井具有常规钻井无法比拟的优势，是一项油田开发的关键技术。注气量作为气体钻井的关键参数一直是人们研究的重点，然而多数的注气量研究是以直井为研究对象，对水平井、大斜度井的注气量研究比较匮乏。本文从岩屑颗粒在水平井、... 详细信息

气体钻井具有常规钻井无法比拟的优势，是一项油田开发的关键技术。注气量作为气体钻井的关键参数一直是人们研究的重点，然而多数的注气量研究是以直井为研究对象，对水平井、大斜度井的注气量研究比较匮乏。本文从岩屑颗粒在水平井、大斜度井段运移规律入手，建立一种最小速度标准的注气量计算模型。通过对岩屑颗粒的力学分析得到适用于大斜度井段的岩屑起动速度模型，依据最小速度计算所需注气量。将井斜角与所需气体速度直接联系在一起，使该模型在原理上更加适用。通过对环空速度分布的研究，建立了不同位置气体时均流速的计算模型，与Fluent数值模拟结果对比验证了该模型的可靠性。将岩屑起动速度模型与气体速度分布模型相结合，从而得到更高精度的最小注气量。以数值模拟为主要手段，研究分析了偏心度对气体携岩的影响，根据气体速度与偏心度的关系，说明了气体钻井控制钻具偏心的必要性。

关键词：气体钻井大斜度井段最小注气量起动速度偏心度

大斜度井段小尺寸岩屑临界再悬浮速度力学模型

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断块油气田 2013年第4期20卷 498-501页

作者：陈修平王明波仲冠宇中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

以往研究表明,岩屑在大斜度井段主要以翻滚形式向井口方向运移,文中提出大斜度井段小尺寸岩屑有效运移的临界环空条件——临界再悬浮环空返速。考虑钻柱旋转和颗粒间作用力的影响,分析岩屑受力,建立了临界再悬浮环空返速的预测模型。理... 详细信息

以往研究表明,岩屑在大斜度井段主要以翻滚形式向井口方向运移,文中提出大斜度井段小尺寸岩屑有效运移的临界环空条件——临界再悬浮环空返速。考虑钻柱旋转和颗粒间作用力的影响,分析岩屑受力,建立了临界再悬浮环空返速的预测模型。理论计算结果与现有试验数据对比显示,两者有较好的一致性。利用该模型对大斜度井段小尺寸岩屑运移过程进行分析,结果表明:直径小于0.5 mm的小尺寸岩屑颗粒更难被再悬浮;在大斜度井段,井斜角对于小尺寸岩屑的再悬浮临界环空返速影响较小;钻柱旋转有利于小尺寸岩屑颗粒的再悬浮;在一定范围内,钻井液流性指数、稠度系数值越小,越有利于小尺寸岩屑的再悬浮。

关键词：大斜度井段小尺寸岩屑运移临界再悬浮环空返速力学模型

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水平井大斜度井段套磨铣技术探讨

石油技师 2018年第4期 50-54页

作者：陈全柱郭怀清玉门油田作业公司

1水平井大修的技术特点及难点(1)管柱受力状况复杂,井口悬重不再简单等于管柱自重。管柱进入造斜段以后,管柱重量增加减缓,管柱进入水平段后,管柱重量变化越来越不明显,无法通过指重计准确确定水平段管柱受力大小,增加了倒扣、打捞及解... 详细信息

1水平井大修的技术特点及难点(1)管柱受力状况复杂,井口悬重不再简单等于管柱自重。管柱进入造斜段以后,管柱重量增加减缓,管柱进入水平段后,管柱重量变化越来越不明显,无法通过指重计准确确定水平段管柱受力大小,增加了倒扣、打捞及解卡等作业施工的难度。

关键词：水平井大斜度井段磨铣技术尼龙扶正器套铣打捞卡瓦捞筒防磨接箍修井液井眼曲率井身结构斜井段套磨铣工具

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长北大井眼大斜度井段钻井液体系改进与实践

石油化工应用 2020年第3期39卷 57-61页

作者：张振活陈磊凡帆川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018

长北区块率先在长庆区域二开井段采用Ф311.1 mm大井眼,在生产实践中存在以下钻井液技术难题:二开大井眼段大斜度段井壁稳定问题、大井眼防漏堵漏问题、大井眼井壁润滑和煤层段坍塌等问题。从长北项目开始至今,本着环保第一、降本增效... 详细信息

长北区块率先在长庆区域二开井段采用Ф311.1 mm大井眼,在生产实践中存在以下钻井液技术难题:二开大井眼段大斜度段井壁稳定问题、大井眼防漏堵漏问题、大井眼井壁润滑和煤层段坍塌等问题。从长北项目开始至今,本着环保第一、降本增效的主旨对钻井液进行了一系列的优化和改进。先后使用了清水聚合物体系和低固相三磺聚合物体系。但是由于这两种体系对斜井段的抑制性和防塌性不足,导致黏土分散、膨胀、垮塌和钻头泥包问题。本文介绍了一种在上述体系的基础上,经过不断的优化和改进,形成的应用于长北区块Ф311.1 mm斜井段的强抑制防塌一体化钻井液体系。室内实验数据和现场应用表明,该钻井液体系具有维护简单、防塌抑制性强的特点,大幅度降低了生产成本、最大化的延长了井壁的坍塌周期,增加了井壁稳定性和预防了PDC钻头泥包,在使用过程中创造了多项钻井纪录,节省了大量的非生产时间,创造了很可观的经济效益。

关键词：长北气田钻井液大斜度井段井壁稳定抑制防塌

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大斜度井段岩屑床厚度计算模式研究

中州煤炭 2016年第6期 131-134页

作者：倪晓东高艳宁东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 中国石油长庆油田公司陕西西安710200

水平井、大位移井可以大幅度提高油气采收率,在油田开发中得到了广泛的应用,但该井型的水平井段尤其是大斜度井段易出现井眼清洁问题,造成卡钻等事故,从而影响机械钻速和井下安全,制约了复杂结构井技术的发展。深入研究了水平井及大位... 详细信息

水平井、大位移井可以大幅度提高油气采收率,在油田开发中得到了广泛的应用,但该井型的水平井段尤其是大斜度井段易出现井眼清洁问题,造成卡钻等事故,从而影响机械钻速和井下安全,制约了复杂结构井技术的发展。深入研究了水平井及大位移井的大斜度井段岩屑运移规律,考虑钻柱旋转和颗粒间作用力的影响,分析岩屑受力情况,建立了环空岩屑床厚度计算程序,并进行了相关参数的敏感性分析,探究了钻井液排量、岩屑直径、流性指数、钻井液密度、钻杆偏心度、钻杆转速等对岩屑床厚度的影响。

关键词：大位移井大斜度井段岩屑床厚度岩屑运移

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大斜度井排采泵柱塞磨损模型及其可靠性预测

青岛理工大学学报 2020年第6期41卷 73-80页

作者：何鸿铭刘新福郝忠献王筱磊张瑞强青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266525 中国石油勘探开发研究院北京100083

准确预测排采泵的磨损寿命对提升煤系地层天然气水平井泵的可靠性和延长泵的使用寿命具有重要意义.基于ΠΡΟΗΝΚΟΒ磨损理论,推算柱塞在泵筒中下部受压部分的磨损面积与时间的关系,从而建立了一套可以预测柱塞磨损寿命的模型,同时... 详细信息

准确预测排采泵的磨损寿命对提升煤系地层天然气水平井泵的可靠性和延长泵的使用寿命具有重要意义.基于ΠΡΟΗΝΚΟΒ磨损理论,推算柱塞在泵筒中下部受压部分的磨损面积与时间的关系,从而建立了一套可以预测柱塞磨损寿命的模型,同时基于蒙特卡洛算法,综合考虑磨损参数、气井参数与柱塞加工质量等不确定性因素,建立柱塞极限磨损量和磨损寿命的动态模型,依据数值模拟的求解结果准确预测煤系地层水平井排采泵的磨损寿命与可靠性的关系.结果表明,当泵筒和柱塞相配合的初始间隙由0.3 mm至0.5 mm,柱塞可靠度为0.9时的磨损寿命由242 d降至164 d;当定期旋转井口,柱塞可靠度为0.9时的磨损寿命由258 d升至310 d;当井斜角由60°至80°,柱塞可靠度为0.9时的磨损寿命由222 d升至264 d.适当地减小初始配合间隙,提高井斜角以及定期旋转井口可以有效地延长排采泵柱塞的磨损寿命,从而降低排采成本.

关键词：大斜度井段排采泵磨损寿命数值模拟可靠性