控压钻井井筒压力控制参数设计及实时计算研究

发布时间：2017-12-14 13:27

  本文关键词：控压钻井井筒压力控制参数设计及实时计算研究

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【摘要】：控压钻井技术能够安全、高效解决“窄安全密度窗口地层”钻井难题,目前该项技术在国外已经得到推广应用。控压钻井井筒压力控制参数主要包括钻井液密度、钻井液排量、井口回压及泥浆帽性能等,这些参数是影响钻井施工安全和作业成本的关键因素。国外钻井服务公司应用各种高精度水力模型和自适应控制系统进行井筒压力控制参数设计与实时计算,极大提高了井筒压力控制精度与响应速度,而国内在这方面研究尚处于起步阶段。为此,本文开展控压钻井井筒压力控制参数设计及实时计算方法研究,对控压钻井技术的推广应用具有重大意义。基于控压钻井工艺原理及井筒压力控制原则,开展了控压钻井井筒压力控制参数设计方法研究。在分析井筒压力控制参数与地层压力、设备承压能力关系的基础上,建立了安全钻井井筒压力控制数学模型,给出了井筒压力控制参数计算方法,并提出了压力不确定井筒压力控制参数调节方法。计算结果表明,压力不确定条件下,应用压力操作窗口作为压力控制参数调节指标,可以减少钻井液密度调节次数。此外,分析了钻井液流变模式、钻杆接头、钻柱旋转速度及偏心度、环空岩屑浓度等因素对环空流动摩阻的影响规律；为了削弱附加因素对压力控制参数的干扰,提高压力控制参数实时计算精度。基于卡尔曼滤波原理,利用有限差分方法对井筒流体连续性方程与动量方程进行离散化处理,建立了井筒压力控制参数实时计算模型,结合现场实测数据反馈校正模型参数。使用校正后的模型可以实时计算不同工况下井筒压力控制参数,为精确控制井筒压力提供依据。根据本文所提出的压力控制参数设计及实时计算方法,应用Visual Studio2013平台及SQL Server2008技术开发了一套控压钻井井筒压力控制参数设计及实时计算软件。该软件数据管理便捷,通过调用数据库数据及后台算法可以进行钻井液密度、井口初始回压、起下钻泥浆帽密度及高度设计；控压钻井过程中,利用该软件可以进行不同工况下井筒压力控制参数实时计算,解决了井筒压力控制参数人工计算困难的问题；同时支持Word文档输入与输出。利用所开发的软件进行了控压钻井井筒压力控制参数设计及实时计算模拟分析,模拟结果表明,该软件性能稳定,压力控制参数模型校正后的计算结果与实测数据吻合较好,克服了井筒压力控制参数计算精度不高的难题,同时能够预测下一阶段的压力控制参数,为控压钻井快速响应及参数实时优化提供支撑,有助于现场施工作业。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE24

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本文编号：1288094