深水钻井隔水管内携岩水力学及工艺研究

摘要

在深水钻井过程中，泥浆从套管环空返至截面积显著增加的隔水管环空时，泥浆上返速度明显降低，岩屑举升效率下降甚至于不能满足正常携岩的要求。 通过对国内外深水举升技术的分析，对直井及深水隔水管携岩理论进行了研究，以此为基础并充分利用现有的技术设备条件的情况下，提出了两种提高大直径隔水管携岩效率的方法：一种是利用增压管线注入方式提高携岩效率，另一种是通过海底泥浆泵增加大直径隔水管排量的方式满足携岩要求，两种方法都能够在保持原有泥浆循环系统基本不变的情况下，增大隔水管段环空内的泥浆总排量，从而提高泥浆上返速度来满足深水钻井大直径隔水管携岩的需要。 通过分析，建立了深水钻井大直径隔水管携岩的五个约束条件；并针对以上两种辅助携岩的方法，编写了深水钻井大直径隔水管携岩操作与计算工艺过程。在综合考虑井壁稳定、井筒安全等因素的基础上，给出了是否开启增压管线与海底泥浆泵的判别条件；以满足携岩要求为基本条件，给出了主井筒泥浆泵与增压管线（海底泥浆泵）的排量等水力参数计算方法，并编制了相应计算软件。 利用编制的软件对携岩参数进行了优选，结果表明：泥浆密度与粘度的增大都有利于提高隔水管段的携岩效率，泥浆密度增大的同时也明显提高了井底压力；岩屑直径越小，越有利于岩屑的运移；直径较大的隔水管一般需要开启增压管线（海底泥浆泵）来辅助岩屑运移。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1课题的提出、研究内容及意义

1.1.1课题的提出

1.1.2解决思路及意义

1.2国外深水钻井携岩工艺研究现状

1.2.1海底钻井液举升钻井系统(SMD)

1.2.2 DeepVision双梯度钻井系统

1.2.3海底泵系统(SSPS)

1.2.4空心微球双梯度钻井系统(HGS)

1.2.5隔水管气举、稀释双梯度钻井系统

1.2.6隔水管稀释系统

1.2.7各种技术方案优缺点及局限性分析

1.3固—液两相垂直管流理论研究现状

1.3.1液—固两相流基本方程及其封闭

1.3.2颗粒受力分析

1.4小结

第二章深水钻井隔水管内携岩工艺

2.1增压管线辅助隔水管携岩工艺

2.1.1增压管线辅助隔水管携岩工艺简易图

2.1.2增压管线辅助隔水管携岩工艺的设备

2.1.3增压管线辅助隔水管携岩的工艺

2.2海底泥浆泵举升携岩工艺

2.2.2举升系统设备简介

2.2.3海底泥浆泵辅助隔水管携岩工艺

2.3两种工艺各自的优势及适用范围

2.3.1增压管线辅助隔水管携岩工艺的优势

2.3.2海底泥浆泵举升携岩工艺的优势

2.4小结

第三章大直径隔水管携岩水力参数计算方法

3.1增压管线辅助隔水管携岩工艺的计算方法

3.1.1主井筒排量计算与隔水管总排量的计算

3.1.2环空流态稳定参数Z值与井底压力的计算

3.1.3是否开启增压管线的判定

3.1.4判定结果

3.2海底泥浆泵辅助隔水管携岩工艺的计算方法

3.2.3判定结果

3.3小结

第四章大直径隔水管携岩水力参数计算软件

4.2软件基本功能简介

4.2.1软件主界面

4.2.2软件输入界面

4.2.3结果输出界面

4.3小结

第五章影响深水钻井隔水管携岩效率的因素

5.1泥浆密度对携岩效率的影响

5.2泥浆粘度对携岩效率的影响

5.3岩屑直径对携岩效率的影响

5.4隔水管尺寸对携岩效率的影响

5.5气体水合物的形成对携岩的影响

5.5.1气体水合物对携岩的危害

5.5.2适用于深水钻井的钻井液体系

5.6小结

结论与建议

结论

建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致 谢