【摘要】：在深井、超深井鉆井過程中環(huán)空壓降預測不準確,可能導致井底壓力失衡,引發(fā)井漏、井噴等安全事故,所以環(huán)空壓降的準確預測對于井控、控壓鉆井和鉆井參數(shù)優(yōu)化至關重要。在水平井和定向井的鉆井過程中,鉆柱因為受到軸向載荷的作用極易發(fā)生屈曲,鉆柱屈曲不僅會對環(huán)空流場產生較大影響,也會對環(huán)空壓降產生一定的影響。為了實現(xiàn)鉆柱旋轉條件下屈曲環(huán)空壓降的準確便捷預測,本文以流體力學理論為基礎,建立了屈服冪律流體螺旋層流環(huán)空壓降簡化模型、鉆桿接頭影響的同心(偏心)環(huán)空壓降數(shù)學模型以及考慮鉆柱旋轉和屈曲的環(huán)空壓降簡化模型,并基于Fluent軟件,開展了考慮鉆柱旋轉、接頭、屈曲影響的環(huán)空壓降仿真實驗,通過計算模型與仿真實驗的對比,確定了模型的有效性。取得的主要研究成果有:(1)建立了螺旋層流環(huán)空壓降簡化模型,并利用該模型開展了相關影響因素分析,研究表明:鉆柱旋轉時環(huán)空壓降隨屈服值和稠度系數(shù)呈線性或擬線性關系變化,隨流性指數(shù)、鉆柱旋轉速度、環(huán)空內外徑比和偏心率呈指數(shù)關系變化;應用Fluent軟件開展了考慮鉆柱旋轉的環(huán)空壓降仿真研究,將模型結果與實驗結果進行對比,其誤差在±5%左右,表明簡化模型具有較高的準確性;(2)建立了考慮鉆桿接頭影響的同心(偏心)環(huán)空壓降數(shù)學模型,并利用該模型開展了影響因素分析;同時應用Fluent軟件開展考慮鉆桿接頭影響的環(huán)空壓降仿真研究,將仿真模型結果與數(shù)學模型結果進行了對比,同心環(huán)空時誤差范圍為±5%,偏心環(huán)空時誤差范圍為±10%,當鉆柱旋轉與接頭同時考慮時其誤差為±15%;(3)建立了考慮鉆柱屈曲影響的環(huán)空壓降簡化模型,并利用該模型開展了影響因素分析,結果表明:環(huán)空壓降比隨著環(huán)空屈曲長度的增加,呈現(xiàn)周期性的變化,在一個正弦屈曲間距內,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,隨著屈服值、稠度系數(shù)、環(huán)空流速的增加,環(huán)空壓降比基本保持不變,隨著流性指數(shù)、環(huán)空內外徑比、偏心度的增加呈減小的趨勢;同時應用Fluent軟件開展了考慮鉆柱屈曲的環(huán)空壓降仿真研究,將模型結果與仿真結果進行對比,其誤差范圍為±5%。(4)建立了考慮鉆柱旋轉和屈曲影響的環(huán)空壓降簡化模型,并開展了相關影響因素的分析,研究結果表明:環(huán)空壓降隨著鉆柱轉速的增加呈減小的趨勢,在鉆柱轉速不變的條件下,環(huán)空壓降隨著屈服值、稠度系數(shù)、流性指數(shù)的增大而增大,隨最大偏心度的增大而減小;將模型計算結果與仿真結果進行對比,其誤差范圍在±10%。
【圖文】：

研究技術路線圖

圖２－１四種常用流變模型的應力應變關系圖逡逑２．１．２鉆井液流變參數(shù)的確定逡逑
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE245

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 孫曉峰;紀國棟;王克林;曲從鋒;蔣天洪;;大斜度井偏心環(huán)空鉆柱旋轉對巖屑運移的影響[J];特種油氣藏;2015年06期

2 尹家峰;;水平段環(huán)空壓耗與巖屑運移規(guī)律數(shù)值模擬[J];石油礦場機械;2014年03期

3 郭宇健;李根生;宋先知;田守]，

本文編號：2635091