气体沿井筒运移特性及环空流体相变特征研究

发布时间：2018-10-22 15:14

【摘要】：气体溢流是常见且危害严重的钻井问题,需要对气体溢流进行深入研究以满足安全钻井、精细控压钻井(DCPDT)的要求。溢流气体在井筒中通常有两种存在形式,一种是以气泡的形式进入井筒中,另一种当井筒温度、压力高于气体混合物的临界温度、压力时,气体在井筒中以超临界流体的形式存在。随着钻井循环,温度和压力的降低,超临界流体发生相变,产生大量气体,影响井筒的温度、压力及流体的流动规律。因此,研究气体沿井筒运移特性及环空流体相变特征对深入了解井筒流动规律、进行精细空压钻井具有重要意义。本文在前人研究的基础上,基于计算流体力学、渗流力学、气泡动力学等相关理论,针对气体溢流、气泡在井筒中的运移及环空流体相变等方面的问题进行研究,建立了相关计算模型。论文从以下几方面开展研究:(1)在前人水平井气层渗流模型的基础上,采用不同的拟压力函数,考虑了井底压力、钻进速度及流动条件等的变化,建立了井筒瞬态气体溢流量模型。对模型计算结果表明气体溢流速度与地层渗透率、机械钻速、井底压差均呈正相关的关系。(2)采用FLUENT模拟了基于井筒的气泡生成过程,气泡在形成过程中一直呈非对称性发展。模拟结果显示,在一定条件下,气泡脱离后的体积与孔径、气体质量流量、流体密度呈正相关;气泡脱离时间与孔径、气体质量流量、流体密度呈负相关。在气泡受力分析中考虑了流体f趿Φ挠跋，

本文编号：2287517