基于微流量特性的地层压力检测方法与机理的研究

发布时间：2017-04-01 09:15

  本文关键词：基于微流量特性的地层压力检测方法与机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在世界能源趋势越来越紧张的大环境下,石油与天然气开发的区块已经不断扩张,对于以前难以开发的区块都已经列入工程作业当中。并且由于现在机械设备、电子控制技术、工艺技术不断发展的情况下,在实际工程中明显对储层地层越来越保护,保证油气通道不被堵塞,同时在环保、安全的高标准大环境下,有必要采用一些更加先进的钻井进行工程作业。现阶段钻井作业在复杂窄密度窗口下施工越来越频繁,但又不能使用太高密度钻井液,且要保证钻进速度,并又要对地层压力的实时的精确控制。要实现在钻井工程中对地层压力的精确控制,就需要采取一些必要的方法对地层压力进行实时监测。这样采取的工程办法才更有针对性。微流量控压钻井就是基于控压钻井技术上改进而来,在控压钻井的原有基础上,不需要添置一些非必要设备,就能实现对地层压力的精确控制。通过对微流量钻井国内外大量调研发现,这项钻井技术已经在国外成功运用了很多年了,但在国内却很少有应用的实例。国内在控压钻井设备研制,工艺研究方面已经取得了很多成功,自主研制的控压钻井设备已经在各个油田成功试验多年。说明只要突破怎么基于井口微流量监测达到控制地层压力的关键理论问题,对推广微流量控压钻井在国内应用就简单很多。现阶段国内在控压钻井过程中监测井底压力比较先进的方法主要是通过井下测量短接和通过地面参数反求井底压力。本文将基于微流量控压钻井技术,研究井口微流量变化与井底压力变化之间的关系,对微流量控压钻井关键理论问题作一些探索性研究。因为微流量控压钻井主要运用于窄密度窗口下的施工作业,本文通过对微流量控压钻井的工艺、设备分析,把复杂情况简化为4种不同工况通过Fluent软件进行仿真模拟。通过相似理论把深达千米的井筒进行相似处理,是模拟过程更为简便,模拟结果更加精确,并且最大可能还原真实的井筒流动情况。运用Fluent模拟过程中,通过技术手段实时的记录各个工况井底压力与井口流量的数据组,并对数据组运用科学的方法进行分析,得出关键性理论。
【关键词】：微流量控压钻井 窄密度窗口 仿真模拟 控压钻井 流量监测
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 问题的提出11-13
• 1.2 研究的目的及意义13-15
• 1.2.1 研究目的13-14
• 1.2.2 研究意义14-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.3.1 国内控压钻井研究现状15
• 1.3.2 国外控压钻井研究现状15-17
• 1.4 研究内容及技术路线17-20
• 1.4.1 研究内容17-19
• 1.4.2 研究的技术路线19-20
• 1.5 论文的主要创新点20-21
• 2 微流量控压钻井技术21-29
• 2.1 微流量控压钻井现场应用分析21-23
• 2.2 微流量控压钻井技术的技术路线23-24
• 2.3 微流量控压钻井的主要设备组成24-28
• 2.3.1 旋转防喷器24-25
• 2.3.2 节流管汇系统25-26
• 2.3.3 高精度耐高压流量计26-27
• 2.3.4 回压补偿系统27
• 2.3.5 数据采集与控制系统27-28
• 2.4 微流量控压钻井监测地层压力的工艺设计28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 微流量检测地层压力理论研究29-45
• 3.1 多相流流动形态判别29-32
• 3.1.1 均匀气侵条件下气侵的运移29-30
• 3.1.2 井底形成气柱条件下环空气体运移30-31
• 3.1.3 连续气侵条件下气体运移31-32
• 3.2 地层溢流时井底压差与井口微流量变化关系32-33
• 3.2.1 基于井口微流量特性的井底压差与出口流量的关系33
• 3.3 地层溢流动态模型33-38
• 3.3.1 地层溢流数学模型建立34
• 3.3.2 解数学模型34-36
• 3.3.3 地层流体流入时压力分布公式36
• 3.3.4 平均地层压力36-38
• 3.4 溢流运移模型分析38-41
• 3.4.1 溢流运移模型分析38-41
• 3.5 水动力学相似理论41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 井口微流量检测地层压力的数值模拟45-72
• 4.1 Fluent软件的介绍45-46
• 4.1.1 井筒仿真的工作重点与难点45-46
• 4.2 多相流模型及常用边界条件的介绍46-47
• 4.2.1 多相流模型46-47
• 4.2.2 Fluent中常用的边界条件47
• 4.3 Gambit建模与模型网格的划分47-50
• 4.3.1 fluent模拟井筒水动力模型48
• 4.3.2 模型的简化处理48-50
• 4.4 井筒复杂工况仿真模拟研究50-52
• 4.5 模拟井筒的建立与网格划分52-54
• 4.5.1 几何模型尺寸52
• 4.5.2 网格划分52-54
• 4.6 模型的选择54-55
• 4.6.1 数学模型的选择54
• 4.6.2 湍流模型54-55
• 4.7 仿真模拟实验的工况分析55-57
• 4.7.1 各种工况的概述56
• 4.7.2 正常循环56
• 4.7.3 气侵模拟56-57
• 4.7.4 液侵模拟57
• 4.7.5 漏失模拟57
• 4.8 仿真模型的边界条件设定57-59
• 4.9 基于Fluent井筒仿真模拟分析59-71
• 4.9.1 正常循环情况下仿真模拟分析59-63
• 4.9.2 气侵情况下仿真模拟分析63-65
• 4.9.3 液侵情况下仿真模拟分析65-68
• 4.9.4 漏失情况下仿真模拟分析68-71
• 4.10 本章小结71-72
• 5 井筒模拟仿真数据处理72-103
• 5.1 井筒钻井液流动特征曲线72-75
• 5.1.1 正常循环时出口质量大小与时间的关系72-74
• 5.1.2 正常循环时井底监测面压力与时间关系74-75
• 5.2 模拟气侵时井筒出口质量流量与井底压力数据分析75-82
• 5.2.1 气侵时出口质量大小变化率及井底压差变化率与时间的关系76-79
• 5.2.2 气侵时出口质量流量变化率与井底压差变化率的曲线分析79-82
• 5.3 模拟液侵时井筒出口质量流量与井底压力数据分析82-85
• 5.3.1 液侵时出口质量大小变化率及井底压差变化率与时间的关系82-83
• 5.3.2 液侵时出口质量流量变化率与井底压差变化率的曲线分析83-85
• 5.4 模拟漏失时井筒出口质量流量与井底压力数据分析85-88
• 5.4.1 漏失时出口质量大小变化率及井底压差变化率与时间的关系85-86
• 5.4.2 漏失时出口质量流量变化率与井底压差变化率的曲线分析86-88
• 5.5 井底压力反算地层压力88-92
• 5.5.1 井底压力与地层压力数据处理89-91
• 5.5.2 井底压力与地层压力之间变化曲线分析91-92
• 5.6 微流量检测实验装置验证实验92-102
• 5.6.1 微流量实验检测装置实验方案设计94-96
• 5.6.2 微流量实验装置验证实验数据处理96-102
• 5.7 本章小结102-103
• 6 总结103-104
• 参考 文献104-108
• 致谢108

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