本文關(guān)鍵詞：深水鉆井氣侵過程中的井筒溫度壓力模擬研究

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【摘要】：隨著世界各經(jīng)濟(jì)體的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,各國對(duì)化石能源的需求量與日俱增。為了滿足日益增長(zhǎng)的需求,人類開始向深水領(lǐng)域進(jìn)軍,這使得深水鉆井安全成為近幾年諸多學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。在深水鉆井過程中,探究井筒內(nèi)的壓力和溫度分布,尤其在早期氣侵過程中的溫度壓力分布,對(duì)于保證深水鉆井安全快速進(jìn)行,具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。本文以深水鉆井過程中井筒中的循環(huán)流體為研究對(duì)象,以地層滲流理論、多相流理論、傳熱理論、流體力學(xué)為理論基礎(chǔ),在對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上,優(yōu)選適應(yīng)性強(qiáng)、精度高的模型,推導(dǎo)了深水鉆井氣侵過程中的井筒溫度壓力模型,編制了模擬軟件進(jìn)行了井筒溫度壓力的計(jì)算,并基于WORKBENCH有限元軟件進(jìn)行了對(duì)比分析以及分析了氣侵對(duì)井筒溫度壓力的影響規(guī)律。揭示了氣侵后氣侵量的變化規(guī)律。發(fā)生氣侵后氣侵量隨鉆氣侵時(shí)間的增長(zhǎng),氣侵量也不斷增加；當(dāng)機(jī)械鉆速增大后,在相同時(shí)間內(nèi)打開產(chǎn)層的厚度變大,進(jìn)入到井筒的氣體越多,氣侵量越大；滲透率增大后,在相同時(shí)間內(nèi)流入到井筒的氣體就會(huì)越多,氣侵量越大。分析了氣侵過程中環(huán)空溫度的影響因素。氣侵過程中的環(huán)空循環(huán)溫度主要受到地溫梯度、鉆井液導(dǎo)熱系數(shù)、海水深度、排量、鉆井液入口溫度的影響,氣侵量對(duì)環(huán)空溫度的影響較小�；赪ORKBENCH有限元軟件進(jìn)行了井筒溫度壓力模擬。通過對(duì)比分析得出：鉆柱內(nèi)壓力場(chǎng)相比較實(shí)測(cè)值偏差1％,Fluent模擬值偏差5%；環(huán)空溫度場(chǎng)模擬值與模型值相比偏差6%；環(huán)空氣體體積分?jǐn)?shù)與模型值相比偏差3%。揭示了氣侵對(duì)井筒溫度壓力的影響規(guī)律。氣侵量越大,環(huán)空溫度越低,但變化幅度很小。氣侵量越大,井底壓力下降的越快。氣侵時(shí)間越長(zhǎng),環(huán)空壓力越低。揭示了氣體涌入井筒后在環(huán)空上升的膨脹規(guī)律。體積膨脹倍數(shù)在地層環(huán)空隨井深的減小在緩慢地增加,當(dāng)氣泡進(jìn)入隔水管之前氣體體積僅膨脹2倍,當(dāng)氣體運(yùn)移到隔水管后,體積膨脹倍數(shù)快速增大,運(yùn)移到井口附近時(shí)體積大約增長(zhǎng)了18倍；鉆井液密度越大,氣體體積膨脹的倍數(shù)越小,鉆井液密度增加1.46倍,氣體體積膨脹的體積減小11倍。
【關(guān)鍵詞】：深水鉆井 氣侵 井筒溫度 壓力 模擬
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE24
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究的目的及意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 井筒多相流研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 地層滲流模型研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.3 深水井筒壓力場(chǎng)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.4 井筒溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.5 井筒溫度壓力耦合計(jì)算研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 存在的問題14-15
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線15-16
• 第2章 深水鉆井氣侵時(shí)井筒流體流動(dòng)模型16-29
• 2.1 深水鉆井氣侵過程中井筒流體流動(dòng)特征16-24
• 2.1.1 井筒流體的流動(dòng)特征參數(shù)17-19
• 2.1.2 流動(dòng)控制方程19-22
• 2.1.3 流動(dòng)形態(tài)的判別22-24
• 2.2 深水鉆井隨鉆氣侵量計(jì)算模型研究24-26
• 2.3 實(shí)例計(jì)算及結(jié)果分析26-29
• 第3章 隨鉆氣侵過程中的井筒溫度壓力模型29-55
• 3.1 深水鉆井隨鉆井筒溫度壓力模型29-37
• 3.2 輔助參數(shù)的計(jì)算37-42
• 3.3 井筒溫度壓力模型的求解42-48
• 3.3.1 模型的離散過程42-47
• 3.3.2 模型的求解步驟47-48
• 3.4 實(shí)例計(jì)算及影響因素分析48-55
• 3.4.1 實(shí)例計(jì)算48-50
• 3.4.2 井筒溫度壓力場(chǎng)的影響因素分析50-55
• 第4章 基于WORKBENCH深水鉆井氣侵過程中的井筒溫度壓力模擬55-66
• 4.1 WORKBENCH模擬深水鉆井氣侵過程井筒溫度壓力的數(shù)學(xué)模型55-59
• 4.1.1 VOF模型55-56
• 4.1.2 能量輸運(yùn)模型56-57
• 4.1.3 湍流模型57-59
• 4.2 深水鉆井井筒幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分59-62
• 4.2.1 建立深水鉆井井筒幾何模型59-60
• 4.2.2 計(jì)算域網(wǎng)格劃分60-61
• 4.2.3 網(wǎng)格質(zhì)量分析61-62
• 4.3 邊界條件的設(shè)置62
• 4.4 計(jì)算過程62-63
• 4.5 模擬結(jié)果及對(duì)比分析63-66
• 第5章 氣侵對(duì)井筒溫度壓力的影響及氣體沿環(huán)空上升的膨脹規(guī)律研究66-74
• 5.1 氣侵量對(duì)井筒溫度壓力分布的關(guān)鍵因素66-69
• 5.1.1 氣侵量大小對(duì)環(huán)空溫度場(chǎng)的影響66-67
• 5.1.2 氣侵量大小對(duì)井底壓力的影響67-68
• 5.1.3 氣侵時(shí)間對(duì)環(huán)空壓力的影響68
• 5.1.4 氣侵量大小對(duì)溢流體積的影響68-69
• 5.2 深水鉆井氣體沿井筒上升的膨脹規(guī)律分析69-72
• 5.2.1 隔水管段氣侵時(shí)氣體膨脹倍數(shù)隨井深的變化規(guī)律69-70
• 5.2.2 地層段氣侵時(shí)氣體膨脹倍數(shù)隨井深的變化規(guī)律70
• 5.2.3 鉆井液密度對(duì)膨脹倍數(shù)的影響70-71
• 5.2.4 溢流體積隨時(shí)間的變化規(guī)律71-72
• 5.2.5 溢流體積隨井深的變化規(guī)律72
• 5.3 深水鉆井氣侵過程中安全鉆井的方法72-74
• 第6章 隨鉆氣侵井筒溫度壓力模擬軟件編制74-80
• 6.1 軟件的運(yùn)行環(huán)境及主要功能74-75
• 6.2 軟件的計(jì)算界面75-80
• 第7章 結(jié)論及建議80-82
• 7.1 結(jié)論80-81
• 7.2 建議81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果88

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本文編號(hào)：541913