發(fā)布時(shí)間：2017-07-05 02:05

  本文關(guān)鍵詞：井底高壓射流鉆井技術(shù)在海拉爾盆地的應(yīng)用研究

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【摘要】：海拉爾盆地地質(zhì)沉積環(huán)境復(fù)雜,部分地層呈不等厚互層,且呈不整合接觸。尤其,南屯組以下地層以粉砂巖和砂礫巖為主,地層巖性堅(jiān)硬、研磨性強(qiáng),深部井段鉆井速度較低。超高壓射流鉆井技術(shù)適用于深部地層、堅(jiān)硬地層及井眼軌跡難控制等地層,在提高機(jī)械鉆速等方面取得了顯著效果。因此,可根據(jù)對(duì)海拉爾鉆井技術(shù)難點(diǎn)和井底增壓技術(shù)的適應(yīng)性,開展海拉爾盆地鉆井提速技術(shù)方面的研究。本文首先對(duì)高壓射流破巖機(jī)理進(jìn)行了研究。剪切破巖機(jī)理忽略巖石流體的耦合作用,根據(jù)Mohr-Coulomb準(zhǔn)則建立了巖石損傷變量演化方程和本構(gòu)關(guān)系模型。水楔膨脹破巖機(jī)理認(rèn)為射流破巖機(jī)理與液壓壓裂過程類似。水力切割破巖理論主要包括Crow切割理論模型和Rehbinde切割理論模型,兩個(gè)理論模型雖然假設(shè)條件不同,但都認(rèn)為高壓射流使巖石晶粒發(fā)生脫落,從而使巖石發(fā)生破碎。應(yīng)力波作用-射流準(zhǔn)靜態(tài)壓力理論認(rèn)為射流破巖是射流和巖石界面相互耦合作用的結(jié)果。其次,對(duì)海拉爾盆地的地質(zhì)特征開展研究。對(duì)南屯組二段以下地層的巖性特征分析,地層硬度大,含有砂礫巖夾薄層,研磨性強(qiáng),制約了鉆井速度;對(duì)南屯組二段以下地層巖石的力學(xué)特性開展研究,該地區(qū)巖石抗壓強(qiáng)度較大,而內(nèi)聚力和抗拉伸強(qiáng)度較小;對(duì)南屯組二段以下地層巖石粒度特征開展研究,該層段存在粒徑較大的砂礫巖,研磨性強(qiáng),且以泥質(zhì)膠結(jié)和灰質(zhì)膠結(jié)為主,地層硬度較大。根據(jù)高壓射流破巖機(jī)理,海拉爾盆地深部井段適合采用井下高壓射流鉆井。然后,開展不同條件下高壓射流破巖實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出破巖效果最佳的水力參數(shù)。由不同噴距條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果知,隨著噴距的增加,射流沖蝕巖石的體積先增加后減小,噴距最優(yōu)值約為6.0mm。由不同噴射角度條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果知,隨著噴射角度的增加,巖石沖蝕體積先增大后減小,噴射角度的最優(yōu)值約為13.5°。由不同噴嘴移動(dòng)速度條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果知,隨著噴嘴移動(dòng)速度的增加,巖石的沖蝕體積呈減小的趨勢(shì)。由不同射流壓力條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果知,射流壓力的最優(yōu)值為150MPa。最后,開展了井底增壓技術(shù)在海拉爾盆地的應(yīng)用研究。優(yōu)選出適合海拉爾盆地的井底增壓器類型為螺桿式和鉆頭類型為超高壓雙流道PDC鉆頭。根據(jù)高壓射流實(shí)驗(yàn),得到鉆頭的超高壓鉆井液流道的角度以流道尾端的延伸方向與巖石表面的垂線的夾角為13.5°最佳;當(dāng)高壓噴嘴個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)噴嘴直徑為1.35mm,當(dāng)高壓噴嘴個(gè)數(shù)為4個(gè)時(shí)噴嘴直徑為0.96mm。開展了井底增壓技術(shù)在海拉爾盆地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明井底增壓技術(shù)可使鉆井速度大幅度提高,并且鉆頭磨損程度較小。
【關(guān)鍵詞】：井底 高壓射流 海拉爾盆地 應(yīng)用研究
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTARCT6-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 研究目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 井下高壓射流破巖機(jī)理17-26
• 2.1 剪切破巖機(jī)理17-19
• 2.2 水楔膨脹破巖機(jī)理19-21
• 2.3 切割理論模型21-22
• 2.4 應(yīng)力波作用-射流準(zhǔn)靜態(tài)壓力理論22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 海拉爾盆地地質(zhì)特征研究26-33
• 3.1 區(qū)塊層位特征26-28
• 3.2 地區(qū)巖石力學(xué)特性分析28-31
• 3.2.1 巖石抗壓強(qiáng)度28-30
• 3.2.2 巖石抗拉強(qiáng)度30-31
• 3.3 巖石的粒度特征31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 高壓淹沒射流破巖實(shí)驗(yàn)研究33-49
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案33
• 4.2 不同噴距對(duì)射流沖蝕效果的影響33-39
• 4.3 噴射角度對(duì)射流沖蝕效果的影響39-41
• 4.4 噴嘴移動(dòng)速度對(duì)射流沖蝕效果的影響41-44
• 4.5 不同射流壓力對(duì)射流沖蝕效果的影響44-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第5章 井底增壓技術(shù)在海拉爾盆地的適應(yīng)性研究49-63
• 5.1 海拉爾盆地井底增壓器的優(yōu)選49-53
• 5.1.1 基于井底增壓器的適用條件優(yōu)選井底增壓器49-50
• 5.1.2 基于巖石力學(xué)特性優(yōu)選井下增壓器50-51
• 5.1.3 超高壓雙流道PDC鉆頭的設(shè)計(jì)51-53
• 5.2 井底增壓技術(shù)在海拉爾盆地的應(yīng)用效果分析53-62
• 5.2.1 根據(jù)高壓射流實(shí)驗(yàn)確定鉆井參數(shù)53-55
• 5.2.2 井底增壓技術(shù)在H-1 井的應(yīng)用效果55-56
• 5.2.3 井底增壓技術(shù)在H-2 井的應(yīng)用效果56-57
• 5.2.4 井底增壓技術(shù)在H-3 井的應(yīng)用效果57-59
• 5.2.5 井底增壓技術(shù)在H-4 井的應(yīng)用效果59-60
• 5.2.6 井底增壓技術(shù)在H-5 井的應(yīng)用效果60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70

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