微流量检测实验装置研制

发布时间：2020-10-13 11:37

　　 随着石油勘探开发向着更多复杂深部地层发展,钻井过程中遇到的窄密度安全窗口问题越来越突出,严重制约着石油勘探事业的发展。微流量控制压力钻井技术是一种改进的控压钻井技术,结合欠平衡钻井和常规钻井技术的优点,它具有精确检测溢流与漏失的能力,准确判断侵入井筒内流体的量并计算出较为准确的地层压力值,及时进行反馈控制使井底压力在安全窗口内,有效保证了钻井安全性。目前该技术在国外已趋于成熟,国内多是引进该技术服务,还处于研究发展阶段。鉴于此,本文基于现有微流量检测技术及装备,提出建立一套微流量检测实验装置进行微流量检测技术分析研究,为现场微流量检测技术实施提供理论参考,也为了提高微流量检测技术在现场测试与应用的效果。取得了如下成果:(1)基于微流量控制压力钻井技术,分析了微流量检测技术思路,通过精确检测并计算井眼环空流量变化来判断侵入井底的溢流量,计算出较为准确的地层压力值。(2)根据微流量检测技术思路,明确了实验装置需要检测的主要技术参数,优选了雷诺相似作为主要的相似准则,对主要参数进行相似计算,确定了实验装置应满足的功能和系统框架。(3)根据计算出的主要技术参数和微流量控压钻井技术特点,对微流量检测实验装置进行了详细的设计,该实验装置可以在闭环循环系统内模拟正常钻井液循环实验,可以分别进行在气体溢流、液体溢流和漏失三种情况下引起的井底压力变化实验研究。(4)对所建立的实验装置进行了实验验证,结果表明该实验装置可以在设计的溢流或漏失量范围内检测出溢流,实现了对微小流量的早期检测,达到了预期实验效果。本文基于微流量控制压力钻井技术的微流量检测技术特点,采用相似理论,设计了微流量检测实验装置,并进行了实验验证,结果表明本论文所采用的理论方法正确可行,实验装置的研制为微流量检测井底压力技术研究奠定了设备基础,实验结果为微流量引起的井底压力变化规律研究以及其相关工艺技术的开发提供了理论支撑。
【学位单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE92
【部分图文】：

1 绪论 论文背景随着全球大部分居民生活水平不断提高，人们对石油这种不可再生资源求也在逐渐加大。石油仍然占据着全球能源消耗的首要地位，国家统计4 年的世界能源消耗调查显示，石油以 30.3%的比例占据着全球能源消耗[1]，统计的其它全球能源消耗比例见表 1.1 所示。

图 1.2MFC 系统结构及工艺流程Fig.1.2 MFC system structure and process② 动态环空压力控制系统动态环空压力控制系统由 Schlumberger 公司开发，它的主要设备有旋转防喷器、控压自动节流管汇、控制面板与 PLC、回压泵、数据采集和控制系统、随钻测压工具 PWD 以及配套的自动控制系统、附加管汇等，如图 1.3 所示。该系统通过以太网把泵、地面节流管汇和水力学模型连接成一个整体，可实现自动测量、管理和控制井下压力[14-15]。

5图 1.3DAPC 系统结构与工艺配套Fig.1.3 DAPC system structure and process③ 哈里伯顿 MPD 系统Halliburton 控压钻井技术（Managed Pressure Drilling）的技术原理、设 DAPC 系统相似，只是在回压管路上泵前增加了一个质量流量计，在管汇单元中增加了一个泥浆直流通道。该技术对井底微溢流的检测与控 DAPC 更精确，在解决窄安全密度窗口和喷漏同存等钻井难题方面具效果[16-18]。
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本文编号：2839119