基于钻柱旋转的水平井段岩屑运移实验研究

发布时间：2017-06-23 15:00

  本文关键词：基于钻柱旋转的水平井段岩屑运移实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在进行水平井、大斜度井等复杂结构井作业时钻头不断破碎岩石形成岩屑颗粒,岩屑颗粒在重力作用下,容易沉积在水平井、大位移井等复杂结构井的下井壁形成岩屑床,现场经验与大量室内理论实验均表明岩屑床易于在大斜度井段(井斜角约为45~90°)和水平井段之间形成。如果沉积在下井壁的岩屑床得不到较好的清除和控制,将会造成钻井过程中的诸多严重问题。因此,本文重点研究了水平井段同心环空钻井液紊流流动以及钻井液紊流携岩规律和模型,并利用模型的预测值与实验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。基于固液两相流模型和钻井液同心环空层流模型,得到了同心环空钻柱旋转条件下的钻井液紊流携岩规律和经验公式。同时进行了大量的可视室内实验,采用正交实验设计法和控制变量法,逐一改变影响钻井液携岩效率的各个参数,观察实验现象,并把记录的实验数据回归求解到理论与经验公式中,根据数值模拟结果形成了岩屑体积浓度和固液压降经验模型。发现了钻柱旋转对同心环空钻井液携岩的影响规律,使得岩屑床在钻柱旋转的作用下在环空内呈非对称分布,同时减小了环空岩屑浓度和固液压降,其变化幅度受井斜角、岩屑注入浓度、岩屑直径、钻井液流速和粘度的影响,但当流速达到临界值时,转速作用效果变得不那么显著。
【关键词】：水平井段 同心环空 钻柱旋转 岩屑床 钻井液携岩
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE254
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究的目的与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 岩屑运移规律研究发展动态14-15
• 1.4 本文主要研究思路及内容15-17
• 第二章 钻井液携岩理论研究17-31
• 2.1 钻井液性能与岩屑运移规律研究17-23
• 2.1.1 钻井液流变性17-18
• 2.1.2 岩屑启动与运移规律分析18-21
• 2.1.3 钻井液携岩典型模型21-23
• 2.2 井眼岩屑清洁环空返速模型23-27
• 2.2.1 钻井液-岩屑两相流动23-24
• 2.2.2 井眼岩屑清洁环空最小返速模型24-27
• 2.3 室内实验岩屑运移模型研究27-30
• 2.3.1 室内岩屑运移实验仪器27-28
• 2.3.2 室内实验材料制备28-29
• 2.3.3 室内实验现象与讨论29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 钻井液轴向流动规律研究31-45
• 3.1 圆管内钻井液轴向层流31-36
• 3.1.1 圆管内牛顿流体轴向层流31-33
• 3.1.2 同心环空内牛顿流体轴向层流33-36
• 3.2 圆管内钻井液螺旋流研究36-40
• 3.2.1 牛顿流体螺旋流研究36-38
• 3.2.2 幂律流体螺旋流研究38-40
• 3.3 同心环空内螺旋流研究40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 水平段岩屑运移可视化实验研究45-57
• 4.1 室内实验内容、步骤及注意事项45-47
• 4.2 室内实验现象与结果分析47-52
• 4.2.1 水平井段钻井液-岩屑两相流动流型的实验描述47-49
• 4.2.2 水平井段钻井液速度分布规律49-50
• 4.2.3 水平井段钻井液压降变化规律50-51
• 4.2.4 水平井段岩屑起动的影响因素51-52
• 4.3 同心环空钻井液携岩效率分析52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 结论57-58
• 参考文献58-65
• 发表文章目录65-66
• 致谢66-67

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