本文關鍵詞：基于井筒漏失動態(tài)分析的“吊灌”技術研究

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【摘要】："吊灌"技術是在鉆井作業(yè)中發(fā)生井漏失返以后,通過向井內灌注鉆井液來提升液柱高度,維持井內壓力動態(tài)平衡,獲得安全作業(yè)時間的重要措施。常規(guī)吊灌技術是一種經驗性做法,工程現場稱為"盲吊"。優(yōu)化的"吊灌"技術急需系統化的理論分析計算方法,才能從根本上解決由于"盲吊"導致的井控安全問題的發(fā)生。本文根據"吊灌"技術實際工況,創(chuàng)新性的采用井筒漏失動態(tài)分析方法,建立井筒環(huán)空液面變化規(guī)律數學模型,構建漏失函數實驗統計方法,用于分析計算合理吊灌高度及吊灌安全作業(yè)時間,為工程現場實施"吊灌"技術提供科學的參考依據;同時提供新型吊灌罐設計方案,并針對新型吊灌罐的使用對吊灌工藝進行規(guī)范,形成配套完整的優(yōu)化"吊灌"技術,為井漏失返的工況下確保井控安全的重大難題提供了解決方案,具有重要的現實意義。本文研究主要有如下內容:(1)"吊灌"過程環(huán)空動態(tài)分析通過分析吊灌技術原理,結合質量守恒、分段分析等理論,對吊灌過程中環(huán)空液面有效高度、吊灌結束后安全作業(yè)時間及環(huán)空截面積變化三種情況,分別建立物理模型和數學模型,從理論上解決盲吊問題。(2)漏失函數確定方法結合液面監(jiān)測技術,通過實時監(jiān)測井筒內液面深度數據,采用數理統計分析方法,確定漏失速率與漏失壓力關系的漏失函數。(3)吊灌技術影響因素分析利用計算實例,對吊灌過程三種數學模型的可靠性進行檢驗;根據計算結果對吊灌鉆井液密度及吊灌量等影響因素對安全作業(yè)時間的變化規(guī)律進行分析,分析結果能為現場吊灌作業(yè)提供理論依據。(4)吊灌配套技術研究通過結構設計和有限元分析,提出新型移動式吊灌高架罐的設計方案;同時結合新型移動式吊灌高架罐的使用對吊灌工藝進行研究,形成配套完整的優(yōu)化"吊灌"技術,為井漏失返的工況下確保井控安全的重大難題提供解決方案。通過研究,本文取得如下結論:(1)本文根據"吊灌"技術實際工況,創(chuàng)新性的采用井筒漏失動態(tài)分析方法,建立環(huán)空液面有效高度、安全作業(yè)時間等描述井筒環(huán)空液面變化規(guī)律的物理模型和數學模型,為實施合理"吊灌"提供科學的理論計算方法。(2)利用建立的環(huán)空液面有效高度、安全作業(yè)時間數學模型,給出了多種漏失速率對應的積分結果,用于分析計算有效吊灌高度及吊灌安全作業(yè)時間;并針對復合環(huán)空截面情況,采用分段處理、逐段求和的計算方法,為解決吊灌過程中遇到變套管內徑、變鉆桿外徑的情況提供了有效的手段。(3)本文采用數理統計分析原理,提出了一種依據環(huán)空液面深度與時間關系的實時監(jiān)測數據確定漏失函數的數據擬合方法,并進行了實例計算,計算結果高度吻合,表明該方法能很好的利用液面監(jiān)測數據確定最佳的漏失函數。(4)利用計算實例,對吊灌安全作業(yè)時間計算模型、吊灌有效高度計算模型進行了可靠性檢驗,誤差分析表明計算結果與實際數據高度吻合,充分說明吊灌安全作業(yè)時間計算模型、吊灌有效高度計算模型可以用于工程實際計算。(5)吊灌安全作業(yè)時間影響因素分析表明:適當增加吊灌量可以增加安全作業(yè)時間;適當減少吊灌鉆井液密度也可以增加安全作業(yè)時間。(6)本文對置放于鉆臺的新型移動式高架罐進行了結構設計,并利用有限元分析進行了強度設計,以及設計了吊灌計量的構件及方法,為在現代深井鉆機上實施重力吊灌提供可行的解決方案。(7)本文針對利用新型移動式高架罐實施重力吊灌的吊灌工藝進行了探討,并討論了吊灌過程中,鉆柱內防噴工具的安全防護問題,形成配套完整的優(yōu)化"吊灌"技術,為井漏失返的工況下確保井控安全的重大難題提供解決方案。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE28

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