【摘要】：煤層氣開采多采用“U型水平井”的開采方式,而玻璃鋼作為新型完井管材正被廣泛應(yīng)用于煤層氣井水平段完井施工。與常規(guī)的鋼制套管相比,非金屬材質(zhì)的玻璃鋼套管既能保證自身強度滿足施工要求,且在采煤過程中不會產(chǎn)生電火花和摩擦火花,提高了后期采煤的安全性。但由于玻璃鋼套管自身密度較小,在固井不同頂替階段管柱內(nèi)外流體密度差的作用將會使得玻璃鋼套管產(chǎn)生不同程度的偏心,從而影響注水泥過程的頂替效率,并最終對固井質(zhì)量產(chǎn)生危害。通過建立考慮注替階段套管內(nèi)外流體密度差作用的玻璃鋼套管居中度計算模型,從而定量評價了不同頂替階段時玻璃鋼套管的居中度。結(jié)果表明,玻璃鋼管單獨下入時的居中度無法滿足注水泥施工要求,因此需要安放套管扶正器以改善水平段玻璃鋼套管的居中度。通過對水平井段玻璃鋼套管進行力學(xué)分析,建立了安放扶正器條件下的管柱居中度計算模型,明確了扶正器安放間距及安放位置對居中度的影響,并以此為依據(jù)實現(xiàn)了扶正器安放方式的優(yōu)選。同時,為保證玻璃鋼套管下入后水平段的頂替效果,在環(huán)空流體頂替力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,通過分析環(huán)空頂替流態(tài)對頂替效率的影響,并結(jié)合不同頂替流態(tài)下的數(shù)值模擬結(jié)果,明確了套管不同居中度及頂替流速對頂替效率的影響�？紤]到紊流頂替時,環(huán)空動液柱壓力過大易使環(huán)空流體漏失甚至壓漏煤層,而塞流頂替將使得注水泥頂替施工耗時過長從而使得水泥漿流動性能無法保證,因此建立了保證環(huán)空流體不向煤層漏失的最大臨界頂替排量的計算方法——“摩阻-排量反算法”,實現(xiàn)了層流流態(tài)下注水泥臨界頂替排量的優(yōu)選,從而為采用玻璃鋼套管時煤氣水平井的固井方案設(shè)計提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

內(nèi)為水泥漿，管外為鉆井液時，所受浮力最大，套管變形量最大達到 13.4mm，并且在注水泥頂替結(jié)束時，玻璃鋼套管向上漂浮，這與普通鋼制套管的位置變化有所區(qū)別。頂替過程不同階段中，管徑為 4.5in 的玻璃鋼套管居中度變化情況如圖 2.12 所示：圖 2.12 4.5in 玻璃鋼套管頂替過程不同階段的居中度變化由圖 2.12 可知，頂替不同過程中玻璃鋼套管不同位置處的居中度均有很大差異。管

東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文當(dāng)水泥漿返出時，管柱內(nèi)外均為水泥漿，此時玻璃鋼管略向上漂浮，處于下偏心狀態(tài)。最后，，頂替結(jié)束時管柱內(nèi)為鉆井液、外為水泥漿，將使得管柱的線密度變?yōu)樨撝�，進而整體變?yōu)樯掀�。璃鋼套管居中度計算結(jié)果分析前文所建立的玻璃鋼管變形量及居中度計算模型，取水平段內(nèi)長度為管進行計算，根據(jù)頂替過程不同階段下玻璃鋼套管線密度的變化繪制n 的玻璃鋼套管變形量的變化情況如圖 2.11 所示。
【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】：2018
【分類號】：TE256

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李明忠;王成文;高劍瑋;王瑞和;李正國;;大斜度井注水泥頂替界面理論模型分析與數(shù)值求解[J];水動力學(xué)研究與進展A輯;2015年04期

2 朱禮平;;水平井扶正器安放優(yōu)化設(shè)計及先導(dǎo)試驗[J];天然氣技術(shù)與經(jīng)濟;2015年03期

3 李建山;李明忠;方群;王成文;王瑞和;;注水泥頂替環(huán)空鉆井液滯留角度優(yōu)化計算[J];鉆采工藝;2014年06期

4 馮福平;宋杰;艾池;陳頂峰;于法浩;徐海粟;崔志華;;固井頂替界面研究方法分析[J];斷塊油氣田;2014年04期

5 張松杰;薛亮;汪志明;張文華;;正密度差對水平井偏心環(huán)空頂替影響規(guī)律研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年04期

6 李明忠;王成文;王長權(quán);郭勝來;方群;;大斜度井偏心環(huán)空注水泥頂替數(shù)值模擬研究[J];石油鉆探技術(shù);2012年05期

7 鄧建民;王永洪;賈曉斌;靳文博;;注水泥流體密度與流變參數(shù)匹配的計算方法[J];石油鉆探技術(shù);2011年05期

8 馮福平;艾池;彭萬勇;路宗羽;劉國勇;;套管偏心對水平井頂替效果的影響[J];石油鉆采工藝;2011年03期

9 馮福平;艾池;楊豐宇;孟翔;鐘鑫;;偏心環(huán)空層流頂替滯留層邊界位置研究[J];石油學(xué)報;2010年05期

10 王斌斌;王瑞和;步玉環(huán);;不同流態(tài)下水泥漿環(huán)空頂替的數(shù)值模擬研究[J];鉆井液與完井液;2010年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王濤;注水泥環(huán)空動態(tài)頂替界面數(shù)值模擬[D];西南石油大學(xué);2013年

2 李娟;不同流態(tài)的頂替效率的數(shù)值模擬研究[D];中國石油大學(xué);2009年

3 張鐸遠;漿體性能及井眼條件對頂替效率的影響研究[D];中國石油大學(xué);2007年

本文編號：2708546