基于井筒漏失动态分析的“吊灌”技术研究

发布时间：2017-12-14 08:15

  本文关键词：基于井筒漏失动态分析的“吊灌”技术研究

  更多相关文章： 吊灌技术 井漏失返 液面监测 安全时间 井控

【摘要】："吊灌"技术是在钻井作业中发生井漏失返以后,通过向井内灌注钻井液来提升液柱高度,维持井内压力动态平衡,获得安全作业时间的重要措施。常规吊灌技术是一种经验性做法,工程现场称为"盲吊"。优化的"吊灌"技术急需系统化的理论分析计算方法,才能从根本上解决由于"盲吊"导致的井控安全问题的发生。本文根据"吊灌"技术实际工况,创新性的采用井筒漏失动态分析方法,建立井筒环空液面变化规律数学模型,构建漏失函数实验统计方法,用于分析计算合理吊灌高度及吊灌安全作业时间,为工程现场实施"吊灌"技术提供科学的参考依据;同时提供新型吊灌罐设计方案,并针对新型吊灌罐的使用对吊灌工艺进行规范,形成配套完整的优化"吊灌"技术,为井漏失返的工况下确保井控安全的重大难题提供了解决方案,具有重要的现实意义。本文研究主要有如下内容:(1)"吊灌"过程环空动态分析通过分析吊灌技术原理,结合质量守恒、分段分析等理论,对吊灌过程中环空液面有效高度、吊灌结束后安全作业时间及环空截面积变化三种情况,分别建立物理模型和数学模型,从理论上解决盲吊问题。(2)漏失函数确定方法结合液面监测技术,通过实时监测井筒内液面深度数据,采用数理统计分析方法,确定漏失速率与漏失压力关系的漏失函数。(3)吊灌技术影响因素分析利用计算实例,对吊灌过程三种数学模型的可靠性进行检验;根据计算结果对吊灌钻井液密度及吊灌量等影响因素对安全作业时间的变化规律进行分析,分析结果能为现场吊灌作业提供理论依据。(4)吊灌配套技术研究通过结构设计和有限元分析,提出新型移动式吊灌高架罐的设计方案;同时结合新型移动式吊灌高架罐的使用对吊灌工艺进行研究,形成配套完整的优化"吊灌"技术,为井漏失返的工况下确保井控安全的重大难题提供解决方案。通过研究,本文取得如下结论:(1)本文根据"吊灌"技术实际工况,创新性的采用井筒漏失动态分析方法,建立环空液面有效高度、安全作业时间等描述井筒环空液面变化规律的物理模型和数学模型,为实施合理"吊灌"提供科学的理论计算方法。(2)利用建立的环空液面有效高度、安全作业时间数学模型,给出了多种漏失速率对应的积分结果,用于分析计算有效吊灌高度及吊灌安全作业时间;并针对复合环空截面情况,采用分段处理、逐段求和的计算方法,为解决吊灌过程中遇到变套管内径、变钻杆外径的情况提供了有效的手段。(3)本文采用数理统计分析原理,提出了一种依据环空液面深度与时间关系的实时监测数据确定漏失函数的数据拟合方法,并进行了实例计算,计算结果高度吻合,表明该方法能很好的利用液面监测数据确定最佳的漏失函数。(4)利用计算实例,对吊灌安全作业时间计算模型、吊灌有效高度计算模型进行了可靠性检验,误差分析表明计算结果与实际数据高度吻合,充分说明吊灌安全作业时间计算模型、吊灌有效高度计算模型可以用于工程实际计算。(5)吊灌安全作业时间影响因素分析表明:适当增加吊灌量可以增加安全作业时间;适当减少吊灌钻井液密度也可以增加安全作业时间。(6)本文对置放于钻台的新型移动式高架罐进行了结构设计,并利用有限元分析进行了强度设计,以及设计了吊灌计量的构件及方法,为在现代深井钻机上实施重力吊灌提供可行的解决方案。(7)本文针对利用新型移动式高架罐实施重力吊灌的吊灌工艺进行了探讨,并讨论了吊灌过程中,钻柱内防喷工具的安全防护问题,形成配套完整的优化"吊灌"技术,为井漏失返的工况下确保井控安全的重大难题提供解决方案。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE28

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本文编号：1287175