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双梯度钻井井控中的多相流动计算

杨小刚  
【摘要】: 随着陆地油气资源的逐渐衰竭,人们开始向深海领域进军,而深水严酷的环境条件对钻井行业来说是一个巨大的挑战。为解决深水钻井中遇到的诸多问题,提高深水钻井地安全性和成功率,双梯度钻井技术应运而生。 本文研究了注气法双梯度钻井的技术原理,建立了正常钻进期间隔水管注气的气液两相流计算模型,给出了数值离散算法,定解条件以及满足双梯度条件下注气率计算的迭代算法。通过实例计算,拟合得到了适用于一定范围的,实现双梯度所需注气率的计算方程。在满足双梯度条件下,研究了不同隔水管长度时,隔水管内含气率的分布规律及其管壁受内外流体压差作用的情况,分析了最大压差作用的位置和特点。 针对注气法双梯度钻井井控工艺,建立了井涌和关井动态模拟的计算模型,对模型进行了数值离散,给出了定解条件和求解流程。通过井涌动态模拟计算,得到气侵时井口泥浆返出速率、立管压力和泥浆池增量的变化情况。通过关井动态模拟计算,发现虽然停止氮气注入可使井筒压力提高,但很难达到关井的目的。 针对海底泥浆举升泵系统钻井工艺技术,论述了海底泥浆举升泵无隔水管钻井井控工艺的优点。结合井筒气液两相流理论,建立了海底泥浆举升泵系统井涌计算模拟的数学模型。


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