中國的煤層氣資源非常豐富,煤層氣的開發(fā)對我國能源的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義,必須充分發(fā)揮煤層氣資源的安全、能源和環(huán)境效益。為了提高我國的煤層氣開采效益,煤層氣水平井鉆井技術(shù)被廣泛應(yīng)用。在煤層氣水平井的鉆井過程中,巖屑運移效果的好壞是影響鉆井安全的一個非常重要的因素。在井眼環(huán)空巖屑濃度處于一定范圍時,水平井的鉆井施工作業(yè)才能安全進(jìn)行,否則會引起諸多安全問題,如卡鉆和井壁坍塌等。而大顆粒巖屑會影響井眼中的巖屑運移,故進(jìn)行煤層氣鉆井過程中的大顆粒巖屑運移規(guī)律的分析研究十分必要。本論文通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),對煤層氣鉆井過程中的巖屑產(chǎn)生機(jī)理和運移模型進(jìn)行了分析總結(jié),對巖屑顆粒進(jìn)行了受力分析并引入形狀系數(shù)對其受力公式進(jìn)行了修正,建立了巖屑顆粒各方向的運動方程。通過對各模型的對比分析,選擇計算流體力學(xué)與離散單元法的耦合的方法模擬大顆粒巖屑的運移規(guī)律,對文獻(xiàn)中的實驗進(jìn)行模擬計算并且對比結(jié)果,驗證了本文模擬方法的適用性和準(zhǔn)確性。首先,針對單個不同形狀的大顆粒巖屑的運移情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得到了不同形狀的單個大顆粒巖屑的運移規(guī)律及其對井壁的侵蝕和井壁穩(wěn)定性的影響。然后,結(jié)合現(xiàn)場鉆井的參數(shù)數(shù)據(jù),模擬水平... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究思路及方法
第二章 大顆粒巖屑在鉆井液中的受力分析
    2.1 巖屑產(chǎn)生機(jī)理分析
        2.1.1 鉆井殘留巖屑
        2.1.2 井壁穩(wěn)定性差產(chǎn)生巖屑
        2.1.3 基質(zhì)破裂產(chǎn)生巖屑
    2.2 巖屑顆粒的幾何特征
    2.3 巖屑顆粒受力分析
    2.4 巖屑顆粒的運動方程
第三章 單個大顆粒巖屑在井眼環(huán)空的運移規(guī)律研究
    3.1 理論模型與方法
        3.1.1 離散單元法
        3.1.2 CFD-DEM耦合
    3.2 耦合數(shù)學(xué)模型的建立
    3.3 方法驗證
        3.3.1 實驗物理模型
        3.3.2 對比驗證
    3.4 單個大顆粒巖屑的運移模擬分析
        3.4.1 模擬方法
        3.4.2 耦合模擬結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 大顆粒巖屑的幾何形狀對巖屑運移規(guī)律的影響
    4.1 水平井環(huán)空模型建立與參數(shù)設(shè)置
    4.2 不同形狀大顆粒巖屑對巖屑運移的影響分析
        4.2.1 環(huán)空流場分析
        4.2.2 不同形狀大顆粒巖屑對井壁影響分析
        4.2.3 不同形狀大顆粒巖屑對巖屑運移速度的影響分析
    4.3 大顆粒片狀巖屑的厚度對巖屑運移的影響
        4.3.1 大顆粒片狀巖屑的厚度對大顆粒自身運移速度的影響
        4.3.2 大顆粒片狀巖屑的厚度對小顆粒運移速度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 大顆粒巖屑含量對巖屑運移的影響及臨界粒徑
    5.1 巖屑運移效果的評價方法
    5.2 大顆粒巖屑含量對巖屑運移的影響分析
        5.2.1 模擬方法及參數(shù)設(shè)置
        5.2.2 大顆粒片狀巖屑的不同含量對巖屑運移效果的影響
        5.2.3 大顆粒片狀巖屑的不同含量對井壁的影響分析
    5.3 不同鉆井液排量下排采直井洞穴處巖屑運移的臨界粒徑
        5.3.1 排采直井洞穴技術(shù)
        5.3.2 排采直井洞穴模型建立與參數(shù)設(shè)置
        5.3.3 洞穴處不同鉆井液排量下的臨界粒徑計算結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于離散單元法的篩管內(nèi)煤灰顆粒通過性分析[J]. 黃中偉,李根生,王開龍,申瑞臣,閆相禎,金磊,邸飛.  煤炭學(xué)報. 2012(12)
[4]流固耦合作用下含水層地下儲氣庫天然氣注采運移規(guī)律研究"[J]. 王保輝,閆相禎,劉曉東,楊秀娟.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(09)
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博士論文
[1]基于離散單元法氣力輸送的數(shù)值模擬研究[D]. 匡世波.東北大學(xué) 2009

碩士論文
[1]水平井巖屑運移規(guī)律研究[D]. 宋巍.西南石油大學(xué) 2013
[2]基于DEM的立式干燥機(jī)顆粒流仿真模擬研究[D]. 楊杰.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[3]受限空間瓦斯爆炸傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究[D]. 白岳松.太原理工大學(xué) 2012
[4]大位移大斜度井井眼凈化研究[D]. 劉雙亮.長江大學(xué) 2012
[5]水平井環(huán)空泡沫攜巖流動規(guī)律研究[D]. 袁照永.中國石油大學(xué) 2009
[6]傾斜井眼內(nèi)巖屑運移的數(shù)值計算與清巖工具設(shè)計流場計算[D]. 鹿傳世.中國石油大學(xué) 2008



本文編號：2904623