复杂钻井条件下井眼压力控制理论与应用研究

摘要

随着钻井技术的发展和革新，作业范围不断朝着各种难开采的复杂地层发展。钻井工艺也变得越来越复杂，而确保全井安全钻进的井控技术大部分还是以原有的理论模型为指导依据。这些模型在深井、超深井、大位移井、控压钻井、欠平衡钻井等复杂井钻进中表现出许多不足。根据井筒质量守恒与动量守恒，建立井筒压力分布模型来描述环空压力变化规律，较以往的理论方法在计算井筒压力精度上明显提高。诸多基于该理论建立的两相流模型在复杂井钻进中起到了重要的指导作用。
　　为了提高井筒压力分布模型的计算精度，本文在固液和气液两相流的基础上建立了环空固液气三相流压力分布模型，使得所建立的模型对于环空压力分布模拟计算更贴近实际情况。文章还引入了许多复杂钻井条件的影响，对其中的参数进行优化。使得模型所涉及的参数均大部分可从现场检查设备获取，小部分参数只需要通过简单实验即可获取一个区块内的通用。因此文章建立的模型不仅精度有所提高，而且现场应用推广可行性高。
　　文章运用有限差分法对模型求解，并引入实际数据进行模拟计算。模拟计算结果与纯气柱理论模型模拟结果及实测的几个数据点对比，精度明显提高。这表明该模型能较准确反映复杂复杂钻井条件对井筒压力分布的影响规律。能较好的应用于现场施工计算，为井控工作的实施提供比较可靠的数学依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外关于井筒流动模型研究的发展历史和现状

1．2．1 国外相关研究

1．2．2 国内相关研究

1．3 复杂井简介

1．3．1．工艺复杂井

1．3．2．结构复杂井

1．3．3 地层复杂井

1．4 存在的问题

1．5 本文的主要研究内容

1．6 研究方法与思路

第二章 复杂钻井条件对环空压力影响因素分析

2．1 高温高压因素的影响

2．1．1 高温因素的影响

2．1．2 高压因素影响

2．2 钻柱偏心影响

2．3 钻柱旋转影响

2．4 钻柱接头影响

2．5 其他复杂因素的影响

第三章 环空两相流压降计算模型研究与三相流压降计算模型的建立

3．1 固液两相流

3．1．1 固液两相流基本参数

3．1．2 环空固液两相流模型

3．2 气液两相流

3．2．1 气液两相流基本参数

3．2．2 气液两相流模型

3．3 固液气三相流模型

3．3．1 三相流基本参数

3．3．2 环空固液气三相流模型

3．4 模型参数确定

3．4．1 dF／dz的确定

3．4．2 αs和αg的计算

3．4．2 密度计算

第四章 环空压力分布模型求解

4．1 求解域离散化

4．2 计算模型离散化

4．2．1 差分格式的建立

4．2．2 差分方程组的建立

4．3 差分方程的适定性与相容性分析

4．4 井筒压力分布数值化模型的求解

4．4．1 求解过程分析

4．4．2 计算步骤

4．4．3 MATLAB模拟计算流程图

第五章 现场实际数据模拟计算与分析

5．1 实验数据

5．1．1 钻井设备参数

5．1．2 井筒参数

5．1．3 钻井液参数

5．1．4 其他参数

5．2 模拟计算结果分析

5．2．1 高温高压影响

5．2．2 旋转和偏心影响

5．2．3 岩屑影响

5．2．4 接头影响

5．2．5 气侵模拟

结论与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文