本文關鍵詞：頁巖氣水平井壓裂滑套開關工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：二十世紀以來我國經濟建設大步前行,對油氣資源的消耗也日漸增多,然而由于我國特殊的地質情況,油氣資源開采難度高成本大,很難滿足社會發(fā)展的需求,對國外進口油氣資源的依存度很高,這樣很難保證我國的能源安全,所以大力發(fā)展我國自己的石油產業(yè),是確保我國經濟健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。然而近年來國際油價的走低,我國的石油行業(yè)發(fā)展舉步維艱,長此以往,將會給未來我國經濟的騰飛帶來隱患。于是伴隨著著我國經濟結構的轉型,我國石油產業(yè)也開始對能源結構多樣化的需求進行了探索。近年來美國對頁巖氣的開發(fā)成功應用,降低了油氣資源價格,實現(xiàn)美國自身能源安全有保障。因此加大頁巖氣的摸索開發(fā),有助于我國石油行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展,同時也有助于調整改善我國的能源供需組成。本文首先從參考國內外的水平井多級分段壓裂工藝入手,總結其各自的適應工況和特點,并對特別在頁巖氣開發(fā)中有應用潛力的工藝對其進行對比分析。目前我國頁巖氣開發(fā)其主要使用的壓裂方式為多級可鉆式橋塞封隔分段壓裂技術,該技術已經取得了很好的效果,但同時開發(fā)成本較為昂貴,其中橋塞的消耗較大且施工時間較長,而固井滑套多級分段壓裂在壓裂效果和施工時間上較多級可鉆式橋塞封隔分段壓裂技術有明顯的優(yōu)勢,故本文主要考慮用固井滑套多級分段壓裂技術來應用頁巖氣壓裂施工。在固井滑套多級分段壓裂技術中,最重要的部分是滑套及其配套工具的研究,所以本文首先從不同打開方式的滑套對應的工藝為切入點,來研究固井滑套多級分段壓裂技術在頁巖氣開發(fā)中的應用情況。分別針對投球打開式滑套及開關打開式滑套所對應的多級分段壓裂技術,給出了對應的基本原理、作業(yè)管柱的結構、工藝的具體施工過程以及此工藝的特點,并著重針對開關打開式滑套的工藝進行了優(yōu)化改進。然后對壓裂過程中的壓降進行了理論分析,針對投球打開式工藝應用中面臨的主要問題——球座造成的壓降過大導致壓裂失敗,分析整理出對應的理論計算模型,并應用模擬仿真軟件對理論模型進行了驗證�？紤]到我國頁巖氣井壓裂的級數(shù)一般在15級以上,得出了使用投球打開滑套壓裂的方式需要的泵壓過大,所以并不適合頁巖氣井的壓裂作業(yè)的結論。對于開關打開式滑套,分析了固井滑套開關工具工作時所需排量的理論計算模型,并進行了模擬仿真進行了驗證,且實際施工中的開啟關閉滑套的所需排量值提供了理論推薦數(shù)據。最后針對不同滑套打開方式的所對應的工藝進行了經濟分析,得出了當分段級數(shù)較少時,選用投球打開式滑套有很好的經濟效應,當分段級數(shù)較多時,選擇開關式滑套比較具有經濟效應的結論。對開關式滑套分段壓裂管柱的配套工具進行了設計研究,其中主要包括六開度開關滑套的研制以及液壓式開關滑套工具的研究。設計的六開度滑套不僅具有常規(guī)的開關式滑套的技術優(yōu)點,并針對裸眼封隔器組合開關滑套的使用情況設計實現(xiàn)了調節(jié)噴砂射孔時的射流流速的功能,當同套管組合進行固井完井時,能在生產后期有效的解決氣錐水錐問題,其中獨特的卡扣設計防止了井下作業(yè)時對滑套誤操作。設計的配合六開度開關滑套的液壓滑套開關工具,該套工具無需精確定位,且性能可靠,能夠多次使用,減小了施工成本,提高了施工可靠性。針對設計的六開度滑套,對其功能的實現(xiàn)進行了分析和設計——調節(jié)噴砂射孔的射流動能或防水錐氣錐,然后對其進行了有限元計算。在確定開關工具的結構后,對其各個零件進行了設計計算,并進行了有限元分析,其結果驗證了其使用的可靠性。最后根據前面工藝模型研究結果,編寫了頁巖氣水平井滑套分段壓裂工程計算軟件。首先介紹了程序的基本功能和運行環(huán)境,然后對編制過程中的數(shù)據和結構進行了說明,接著介紹了軟件的使用說明,并結合頁巖氣井的實際資料對其進行了實例計算。
【關鍵詞】：固井滑套 多級壓裂 開關工具 工程計算軟件開發(fā)
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE934.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景、目的及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究目的及意義12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3 研究內容及思路18-21
• 1.3.1 本文的主要研究內容18-19
• 1.3.2 研究思路19-21
• 第2章 頁巖氣水平井滑套開關工藝研究21-43
• 2.1 投球打開滑套21-32
• 2.1.1 投球打開滑套分段壓裂管柱21-22
• 2.1.2 投球滑套結構原理及特點22-23
• 2.1.3 投球打開滑套工藝研究23-32
• 2.2 開關工具打開滑套32-40
• 2.2.1 開關式滑套分段壓裂管柱32-34
• 2.2.2 開關工具打開滑套工藝研究34-40
• 2.3 不同開關工藝的經濟分析40-42
• 2.4 本章小結42-43
• 第3章 頁巖氣水平井滑套分段壓裂工具研究43-62
• 3.1 六開度開關滑套的研究43-53
• 3.1.1 六開度開關滑套結構設計43-45
• 3.1.2 六開度開關滑套設計計算45-47
• 3.1.3 六開度開關滑套有限元計算47-53
• 3.2 液壓滑套開關工具的研究53-61
• 3.2.1 液壓滑套開關工具結構設計53-54
• 3.2.2 液壓滑套開關工具設計計算54-58
• 3.2.3 液壓滑套開關工具有限元分析58-61
• 3.3 本章小結61-62
• 第4章 頁巖氣水平井滑套分段壓裂工程計算軟件研制62-77
• 4.1 軟件概述62-63
• 4.1.1 軟件主要組成和功能62
• 4.1.2 軟件特點62-63
• 4.1.3 軟件工作環(huán)境及開發(fā)工具63
• 4.2 軟件的模塊結構設計63-66
• 4.2.1 軟件的主體結構設計63-64
• 4.2.2 軟件的分部結構設計64-66
• 4.3 軟件的運行66-76
• 4.3.1 工程概況66
• 4.3.2 軟件初始化66-67
• 4.3.3 數(shù)據輸入67-71
• 4.3.4 數(shù)據輸出71-75
• 4.3.5 結果輸出75-76
• 4.4 小結76-77
• 第5章 結論和展望77-79
• 5.1 主要結論77-78
• 5.2 本文創(chuàng)新點78
• 5.3 研究展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-85
• 附錄1 軟件的數(shù)據結構85-89
• 1.1 數(shù)據輸入類型要求85-87
• 1.2 數(shù)據輸出類型要求87-89
• 附錄2 軟件的主要運行代碼89-98
• 個人簡介98-99

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