【摘要】：石油和天然氣工業(yè)鉆井作業(yè)變得越來越復(fù)雜和富有挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)這種小誤差要求的井的過程中需要?jiǎng)?chuàng)新性的鉆井設(shè)計(jì)軟件來解決鉆井過程中所面臨的瞬時(shí)變化,例如氣侵。同時(shí),需要使用漂移模型分析多相流流的不同特性。此外傳統(tǒng)的壓井方法通常比較慢,而且會(huì)引起卡鉆和二次井涌等其它鉆井復(fù)雜,引發(fā)井控事故。相反,使用動(dòng)態(tài)流入控制,可以在幾小時(shí)內(nèi)甚至幾分鐘內(nèi)而控制并消除井涌,而不是幾天。此外,動(dòng)態(tài)模型還考慮了氣體的溶解,虛擬質(zhì)量力,牽引力以及相間的相對運(yùn)動(dòng)。然而,現(xiàn)有大多數(shù)的鉆井水力參數(shù)計(jì)算軟件,無法滿足控壓鉆井(MPD)和微流量鉆井(MFC)等先進(jìn)鉆井技術(shù)對于井控模擬的需要。在本文中,依據(jù)改進(jìn)的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地預(yù)測氣侵的位置不僅有助于分析復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu),還可以為提高鉆井液密度、提升回壓和套壓等有效的鉆井措施提供參考,從而避免井涌。準(zhǔn)確預(yù)測氣侵位置一直是鉆井工程的一個(gè)重要難題。在充分考慮虛擬質(zhì)量力(VMF)、(VSF)粘性剪切力、能量守恒和窄壓力窗口等重要因素的基礎(chǔ)上,基于壓力隨時(shí)間變化的計(jì)算,提出一種預(yù)測氣侵位置的新模型。并通過狀態(tài)方程(EOS)、小擾動(dòng)理論和四階龍格-庫塔方法(R-K4)來求解該模型。同時(shí),通過PC編程計(jì)算的多條壓力運(yùn)動(dòng)響應(yīng)曲線,給出了氣侵和井口參數(shù)之間相應(yīng)關(guān)系的壓力響應(yīng)時(shí)間板。結(jié)果表明,壓力響應(yīng)時(shí)間(PRP)在不同的井深和氣侵速率下是不一樣的,而氣侵的位置可以通過識(shí)別出井口參數(shù)和測定響應(yīng)時(shí)間精確地跟蹤。因此,即便沒有井下工具的幫助,通過準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)方法計(jì)算氣侵位置也是完全可以實(shí)現(xiàn)的。通過龍格-庫塔方法,計(jì)算結(jié)果表明波速(WV)和截面含氣率(VF)隨深度變化明顯不同。分析壓力波(PW)的傳播現(xiàn)象,對求解控壓鉆井(MPD)中不穩(wěn)定操作引起的瞬態(tài)壓力(TPP)具有重要意義。在環(huán)空中,壓力的下降可以使截面含氣率隨在鉆井液流動(dòng)過程而增加。截面含氣率先開始的時(shí)候微弱上升,然后會(huì)突然增大;穩(wěn)定的波速首先逐漸減小,然后微弱地增加。通常來講,波速增大會(huì)導(dǎo)致回壓上升,而相應(yīng)的氣侵速率和角頻率會(huì)減少,特別是在小間隙范圍內(nèi)。通過細(xì)致的規(guī)劃和執(zhí)行,控壓鉆井(MPD)和微流量鉆井(MFC)氣侵控制可以顯著提高鉆井安全性和效率,并且還可以減少停工時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2749658