在水平井、叢式井等井型鉆井工程中,停泵工況下鉆井液會停止循環(huán),所攜帶巖屑也將停止上返。由于巖屑與鉆井液之間存在密度差,直井段巖屑因重力發(fā)生沉降,如果不能及時完成停泵工況下的操作,直井段巖屑會不斷沉積在大斜度井段而形成巖屑床,當該井段巖屑床達到一定厚度,因巖屑自身重力沿井斜方向有一定的分力作用,巖屑床可能發(fā)生下滑甚至整體崩塌,最終導(dǎo)致掩埋井眼、卡鉆等井下事故的發(fā)生。研究巖屑顆粒于停泵工況下在直井段的沉降末速度,進而預(yù)測大斜度井段沉積的巖屑床厚度,以便盡快完成停泵操作,避免井底巖屑床過厚發(fā)生下滑,同時,一旦井底巖屑床整體下滑掩埋井眼,造成沉砂卡鉆等井下事故,必須要進行解卡等操作,因而,研究大斜度井段巖屑床形成后在井眼內(nèi)的靜態(tài)平衡條件,也即巖屑床的休止角問題,這有利于預(yù)測沉砂卡鉆位置。首先描述了表征顆粒特征的參數(shù),通過對比實際鉆井中的巖屑沉降工況,認為使用篩選平均徑和三軸徑作為巖屑沉降的當量直徑,使用Corey形狀因子表征巖屑的不規(guī)則程度,然后以斯托克斯阻力方程和牛頓—雷廷智公式為基礎(chǔ),提出阻力占比系數(shù)的概念,推導(dǎo)了巖屑顆粒沉降阻力方程,用以計算各個流態(tài)下巖屑的沉降末速度。通過量綱分析法認為...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點摘要
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 巖屑粒度分布
        1.2.2 顆粒沉降研究現(xiàn)狀
        1.2.3 巖屑床休止角研究
    1.3 論文研究內(nèi)容
第二章 巖屑顆粒沉降理論研究
    2.1 巖屑粒徑及其形狀表征
        2.1.1 巖屑顆粒當量直徑
        2.1.2 巖屑顆粒形狀特征
    2.2 球形顆粒沉降模型
        2.2.1 顆粒沉降受力分析
        2.2.2 顆粒沉降末速度
    2.3 巖屑顆粒沉降模型的建立
        2.3.1 牛頓流體中的巖屑沉降阻力模型
        2.3.2 非牛頓流體中的巖屑沉降阻力模型
    2.4 小結(jié)
第三章 巖屑顆粒沉降實驗研究
    3.1 實驗材料的制備與儀器
        3.1.1 巖屑沉降實驗儀器
        3.1.2 巖屑的篩選與制備
        3.1.3 沉降液的制備
    3.2 巖屑顆粒沉降實驗
        3.2.1 巖屑沉降實驗方案
        3.2.2 巖屑沉降實驗步驟
    3.3 巖屑沉降實驗結(jié)果與分析
        3.3.1 顆粒沉降實驗結(jié)果
        3.3.2 巖屑沉降末速度求解步驟
        3.3.3 實驗結(jié)果分析
    3.4 小結(jié)
第四章 巖屑床休止角預(yù)測模型
    4.1 巖屑床休止角定義與受力
        4.1.1 巖屑床休止角定義與研究意義
        4.1.2 巖屑床面巖屑顆粒的粒間作用力
    4.2 巖屑床休止角預(yù)測模型的建立
        4.2.1 巖屑床休止角滑動模型
        4.2.2 平均巖屑床面摩擦系數(shù)的求解
        4.2.3 巖屑床休止角滾動模型
    4.3 小結(jié)
第五章 巖屑床休止角實驗研究
    5.1 休止角實驗研究方法
        5.1.1 自然堆積法
        5.1.2 圓筒旋轉(zhuǎn)法
    5.2 巖屑顆粒休止角的測量
        5.2.1 巖屑休止角測量方法
        5.2.2 巖屑休止角測量步驟
    5.3 休止角實驗結(jié)果及分析
        5.3.1 巖屑床休止角實驗結(jié)果
        5.3.2 休止角滑動模型實驗結(jié)果分析
        5.3.3 休止角滾動模型計算結(jié)果分析
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
發(fā)表文章目錄
致謝



本文編號：3870564