【摘要】：在以水平井為主的疏松砂巖油藏鉆井過程中,產(chǎn)生的大量巖屑顆粒嚴(yán)重影響鉆井作業(yè),甚至引起安全事故,因此鉆井作業(yè)過程中鉆井液攜巖問題尤為重要,針對此種情況,本文對水平井環(huán)空螺旋流攜砂流動規(guī)律進(jìn)行了實驗研究,為鉆井作業(yè)提供相關(guān)的技術(shù)支持。本文應(yīng)用PIV(Particle Image Velocimetry)粒子測速技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)實驗研究,建立水平環(huán)空旋流攜砂實驗?zāi)Ｐ?實驗將PIV測速速技術(shù)與水平環(huán)空螺旋流實驗?zāi)Ｐ拖嘟Y(jié)合,能夠直觀、可視化的觀測到螺旋流場中巖屑顆粒的運移和巖屑床的發(fā)展規(guī)律,并能夠?qū)崟r監(jiān)測螺旋流場速度分布情況。文中主要通過對巖屑的受力分析,得出巖屑顆粒在環(huán)空螺旋流場中的受力特點,并通過分析PIV實驗得出的環(huán)空螺旋流場速度云圖、矢量圖、流線圖以及管道監(jiān)測壓力,得出環(huán)空模型中環(huán)空流量、流體粘度、鉆桿轉(zhuǎn)速及鉆桿偏心對環(huán)空螺旋流場速度分布、巖屑顆粒運移、巖屑床的發(fā)展及環(huán)空壓耗的影響規(guī)律,環(huán)空流量、鉆桿轉(zhuǎn)速、流體粘度增加能夠有效提高巖屑攜帶率,而當(dāng)環(huán)空流量增加到1.8m3/h后,環(huán)空流量對攜砂率的影響起主導(dǎo)作用,因此本文采用PIV粒子測速技術(shù)與水平環(huán)空旋流管道實驗?zāi)Ｐ拖嘟Y(jié)合的方法對環(huán)空螺旋流流動規(guī)律的研究具有可行性,并且獲取的實驗數(shù)據(jù)能夠為現(xiàn)場作業(yè)提供有效的數(shù)據(jù)支持,對實際工作具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:In the drilling process of loose sandstone reservoirs with horizontal wells, a large number of cuttings produced seriously affect drilling operations and even lead to safety accidents. Therefore, the problem of drilling fluid carrying during drilling operations is particularly important. In this paper, the rule of sand carrying flow in annular annulus in horizontal well is studied experimentally, which provides relevant technical support for drilling operation. In this paper, PIV (Particle Image Velocimetry) particle velocimetry is used to conduct laboratory experiments, and a horizontal annular swirl sand carrying experimental model is established. The combination of PIV velocimetry technique and horizontal annular helical flow experimental model can be intuitionistic. The movement of cuttings in the helical flow field and the development law of the cuttings bed are observed visually, and the velocity distribution of the helical flow field can be monitored in real time. Based on the stress analysis of cuttings, the stress characteristics of cuttings in the helical flow field of annulus are obtained, and the velocity cloud diagram, vector diagram, streamline diagram and monitoring pressure of the annular helical flow field obtained by PIV experiment are analyzed. The results show that the annular air flow rate, fluid viscosity, drilling pipe speed and eccentricity influence the velocity distribution of helical flow field, the movement of cuttings, the development of cuttings bed and the influence of annular air pressure loss, annulus flow rate, drilling pipe speed, etc. The increase of fluid viscosity can effectively improve the cuttings carrying rate, but when the annular flow rate increases to 1.8m3/h, the influence of annulus flow rate on sand carrying rate plays a leading role. Therefore, the method of PIV particle velocity measurement combined with the experimental model of horizontal annular swirl pipe is feasible to study the flow law of helical flow in annulus, and the obtained experimental data can provide effective data support for field operation. It is of guiding significance to the practical work.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE358.1

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本文編號：2165810