一、考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算(论文文献综述)
蒋子恒[1](2020)在《水平气井井筒内温压规律及预测模型研究》文中研究说明水平井技术因其能提高采收率在油气藏开采中的利用十分广泛。水平气井井筒中往往为气液两相流,对井筒内温度和压力分布规律进行深入研究,对分析油气藏产能、优化生产工艺具有重要的意义。本文通过设计的射孔水平井筒实验装置,主要从射孔簇开孔方式、簇间干扰、射孔入流流量、持液率等方面对射孔水平井筒进行实验模拟,分析了水平气井井筒生产过程中的温度与压力的分布规律,并且提出了对应的预测模型,其中温度预测模型的平均相对误差在4%以内,压降预测模型的平均相对误差在20%以内,并结合数值模拟对井筒中压力分布规律进行了进一步地分析。研究发现射孔的开孔方式对井筒内温度和压力的分布具有很大影响,随着开孔数目的增大,流量-温度曲线变得越平缓,井筒内的压力也越高但总体变化趋势相同;在相同的射孔数下,射孔分布相对越均匀,井筒内温度变化越平缓。簇间干扰对压力和温度的影响类似,簇间的干扰对压力的影响与簇间的距离和相对位置密切相关,簇间距离越大,相互之间的干扰越小,上游簇的影响远大于下游簇的影响。射孔中为两相流时,产液量的大小对井筒内的温度分布影响明显,液量越大,同样气量的气体节流造成的能量损失所产生的温降效应越弱;液量增加的越多,井筒内的压力增加幅度越大,射孔进气量超过200m3/h时,液量对井筒压力的影响更加明显。井筒内积液的存在对温度和压力的分布也有很大的影响,积液越多,温度分布变越平缓,井筒中持液率在50%以下且射孔进气量大于200m3/h时,气量增大,压力升高,持液率大于50%时,气量越小,筒内温度越低,压力仅在第一射孔簇附近发生较大波动。本研究为气井开采工程提供了理论依据,通过室内实验丰富了水平井筒采气过程的研究内容,对温压剖面解释产气量技术也有一定的指导意义。
吕欣润[2](2019)在《页岩气水平井CO2压裂井筒温度场研究》文中研究说明页岩气藏CO2压裂可以实现储层增产、提高页岩气采收率以及CO2埋存三重目标,具有广阔的应用前景。CO2压裂过程中,井筒内温度和压力的变化会直接影响CO2的携砂能力和造缝性能,并最终影响储层改造效果。而另一方面,CO2具有高可压缩性和高摩阻,其物性参数对温度、压力变化敏感,使得CO2在井筒内的非等温流动过程十分复杂,目前尚缺少对水平井CO2压裂井筒温度场的深入认识。因此,开展页岩气水平井CO2压裂井筒温度场和压力分布研究,对优化压裂施工方案设计和预测增产效果具有十分重要的意义。本文通过CO2物性参数计算模型和页岩热力学性质室内实验,研究了CO2和页岩的物理性质,结合三相图分析了CO2压裂过程的相态特征,在此基础上开展了页岩气水平井CO2压裂井筒温度场研究。首先,通过Laplace方法建立了井筒温度场新型解析模型,克服了Hasan解析解无法适用于压裂过程的问题,通过与Hasan解析解和数值解的对比分析,证明本文提出的新型解析模型具有更高的准确性与优越性。但解析模型在CO2压裂井筒温度场预测中具有一定的局限,为此,推导了考虑压力功和粘性耗散作用的井筒能量方程,与连续性方程、动量方程和物性模型耦合,并根据水平井筒流动特点对求解区域进行简化,建立了一维轴向非等温流动与一维径向非稳态传热相结合的页岩气水平井CO2压裂1D+1D瞬态全耦合井筒温度场模型,采用全隐式有限差分方法对模型进行离散,利用MATLAB编制程序进行求解,通过收敛性检验、网格独立性检验、直井注CO2驱替井筒实测温度压力数据、CO2直井压裂实测井底温度数据以及商业软件水平非等温管流模拟数据等多方面对模型进行综合验证。其次,对CO2压裂过程的壁传热、压力功和粘性耗散等井筒变温机理开展定量化研究,对比了不同注入工况下三种变温机理对井筒温度场变化的贡献大小,明确了CO2压裂过程井筒变温机理与CO2驱替、CO2埋存和CO2采热等慢速注入条件下井筒变温机理的区别。最后,应用1D+1D瞬态全耦合模型对页岩气水平井CO2压裂过程中的施工参数、地层参数和井筒参数进行系统分析,并定量化表征各关键参数对CO2压裂井筒温度场的影响规律。本文通过理论分析和数值模拟计算,揭示了页岩气水平井CO2压裂过程井筒温度和压力的分布规律,研究成果对页岩气水平井CO2压裂过程中井筒温度场和压力分布的预测,以及压裂方案优化设计具有重要的指导意义。
屈俊波[3](2019)在《井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究》文中研究说明随着社会经济的不断发展,目前易开采地区的油气产量已不能满足人们对油气资源越来越大的需求。而在加大对油气勘探开发力度的过程中,深部、复杂地区的钻井作业日益增多,在勘探开发这些深部、复杂地层时,常常面临“安全压力窗口”狭窄的难题,导致非生产作业时间显着增加,极易发生井涌、漏失失返并引起严重的井喷事故。井底恒压法控压钻井作为一种较先进的钻井技术,能有效解决“窄安全压力窗口”的难题,气侵的预防和气侵的控制是控压钻井的核心问题。起下钻过程产生的波动压力已经成为导致井筒气侵的的一大重要因素,建立精确的起下钻波动压力预测模型,为“窄安全压力窗口”地层的最大的安全起下钻速度确定提供科学依据,这对积极预防溢流,最大程度降低溢流发生的概率都具有重要意义。精确的井筒水力学模型和压力计算是实现井筒压力精确控制的前提,是实现安全高效钻进的核心科学问题。控压钻井井筒压力控制的重点和难点主要集中在起下钻过程稳态和瞬态波动压力的准确计算,气侵之后井筒参数演变规律,以及井口回压的精细控制等方面,为此,本文针对这些问题展开详细研究。首先,本文以同心环空流体微元为研究对象,建立了动量方程,根据赫巴流体本构关系和流量相等关系,求解得到了环空流速分布和稳态波动压力梯度表达式。针对各种环空内外径比和偏心度,提出了一种以有限体积法为基础的偏心环空稳态波动压力预测模型,采用双极坐标系,将偏心环空不规则计算域共形映射到规则的矩形计算域,有效地克服了窄槽近似模型必须在内外径比率大于0.4才适用的缺陷,前人试验数据验证了模型的准确性。分析了影响环空速度和稳态波动压力的大小的各种因素,得出了结论:稳态波动压力随着钻具运动速度、环空内外径比率的增加而增大,与钻井液的屈服值和稠度系数成近似线性关系,与流性指数成指数关系。偏心度影响环空流量和速度分布的均匀性,较大偏心度可能出现滞留区域。以瞬变流方程为基础,考虑了附加动态摩阻项的影响,建立了新的瞬态波动压力预测模型方程,并采用Roe算法对方程组进行了求解。利用前人的现场测量数据,对预测模型进行了验证。分析了井筒几何参数、钻井液流变参数、钻具运动参数对瞬态波动压力峰值的影响规律,得出了结论:钻井液密度、井筒综合弹性模量、钻具运动的加速度的对瞬态波动压力的影响较小,钻具运动速度对瞬态波动压力的影响较大。偏心度对瞬态波动压力的影响程度小于稳态波动压力。基于环空微元体的连续性方程和动量方程,建立了气侵井筒多相流动方程,推导得到双流体模型方程和漂移流模型方程,比较了两种模型的差异,指出了各种的适用范围。基于双流体模型,考虑了虚拟质量力的影响,得到了压力波在气液两相流中的传播速度方程,得出了结论:压力波波速随钻井液密度,含气率及虚拟质量力系数的增加都呈现出减小的趋势,先急剧减小,后变化极其缓慢。基于漂移流模型,采用了有限体积法和Roe算法构建数值通量,按照Roe平均化法则求得了系数矩阵的线性化近似雅可比矩阵,得到了漂移流模型的Roe数值算法迭代格式。Roe算法由于没有迭代逼近运算,所有离散项运算均为普通线性方程,即使较大时间步和空间步也能很好满足守恒性,计算精度高,稳定性强,可有效避免迭代过程可能出现的发散现象。以实例井为基础,模拟了从气侵发生到气体顶部刚上升到井口整个过程,分析了不同初始井口回压对井筒参数的影响,得出了初始井口回压越小,井筒气侵程度越严重的结论。将井底恒压法控压钻井的井筒气侵过程分为气侵检测阶段和气侵控制阶段,分析了在气侵检测阶段初始井口回压、气层渗透率、气层孔隙度、气层压力、机械钻速对井筒参数的影响规律,得出气层孔隙度的影响较小,其它参数影响较大的结论。分析了井底恒压法控压钻井针对气侵的四种不同的井控方案,增大井口回压,能迅速停止气侵,能保持井底恒压,返出钻井液流量和出口气体流量都较小,所受的限制因素少,适用性较强。增大泥浆泵排量,不能维持井底恒压,只能处理非常轻微程度的气侵,在循环排气过程中容易发生二次气侵,延长了井控时间,增加了井控复杂性。增大泥浆泵排量的同时也增大井口回压,能维持井底恒压,但出口的气体流量大,应考虑气液分离器的处理能力。关井后再开泵循环方案,井筒进气多,井控时间长,出口的气体流量大,必须考虑气液分离器的处理能力。节流阀是井口回压的压力来源,井口回压是钻井液通过节流阀时在阀门前后两端的形成的压力差。找出了钻井液通过楔形节流阀的最小过流面积所在位置,并计算了最小面积,推导得了到阀芯行程与阀门两端节流压降的关系式。控压钻井楔形节流阀的有效调节区间约为0.49,在此区间,阀门关度与节流压降函数呈现指数关系,压降调节范围0.2914.71MPa。
石建军[4](2019)在《高含硫产水气井硫沉积动态预测》文中进行了进一步梳理高含硫气藏开发的过程中可能会面临硫单质析出沉积并堵塞井筒的问题,严重时甚至会被迫停产,而井筒硫沉积问题是一个涉及温度、压力和物性参数等多场变化的复杂问题,在高含硫产水气井井筒中,硫化氢含量高、流体相态变化复杂导致井筒的温度压力监测十分困难,对硫析出的位置、日析出量及沉积位置和沉积量的监测更是缺少应有的技术手段。为弥补现有技术的不足,本文首先计算并且校正混合流体物性参数,然后以此为基础:建立了适用于不同井型的井筒硫沉积动态预测模型;然后综合考虑实际生产时井口温度的变化规律和流体自身热量的实际散失过程并结合热力学规律和动力学理论建立产水气井温度压力模型;最后将流体物性参数模型、温度压力模型和硫沉积预测模型耦合并通过MATLB编写程序,通过生产过程中的实测数据预测井筒温度压力整个剖面的变化以及硫析出时间、位置和沉积的时间、位置等。通过以上几项研究工作取得如下认识:(1)物性参数计算。根据热力学手册中的数据拟合得到适用于高温高压气井的水物性参数计算公式。对比分析多种不同物性参数计算方法,通过VB编写相关软件,将计算结果同实验值进行比对,优选适用于高含硫气体的偏差因子与黏度计算和校正模型。(2)硫沉积动态预测研究。为提高硫溶解度经验公式的适用性,本文根据测试的实验数据拟合得到硫溶解度与温度压力的关系式,并以此为判断依据确定硫的析出位置及析出量。考虑不同井型的井身结构特点,通过对析出的硫单质受力分析确定不同气井的硫单质临界悬浮速度,最后基于传质传热学理论得到硫沉积扩散模型,通过实例进行验证,误差为1.2%,并得出结论:井底温度、压力、硫化氢含量、产水量、井身结构、产量和生产时间对硫沉积规律影响十分明显。(3)温度压力模型。结合井口温度动态资料,考虑流体自身热量在生产流动时的实际散热过程,在计算径向散热量时将井筒内与地层的导热考虑成非稳态过程,利用数学物理方程得到散热量的值并代入热力学模型建立高含硫产水气井的非稳态温度模型。在明确流动相态和流型的基础上,考虑井身结构、硫垢和液膜对压降的影响建立井筒的压力模型,通过实例验证本文温度压力预测模型计算误差小与5%,并得出结论:硫垢厚度、硫化氢含量、产水量、井身结构和产量等对温度压力影响较大。(4)通过MATLAB将硫沉积模型和温度压力模型耦合。应用本文模型对国内外的几口高含硫气井预测其温度压力及硫沉积动态并与实际结果相对比,认为本文模型对不同气井的硫沉积动态预测结果准确。
刘奎[5](2019)在《页岩气水平井压裂井筒完整性研究》文中指出在页岩气开发过程中存在的井筒不完整性问题,影响了页岩气的安全高效开发,并可能导致大气、土壤和水环境等潜在的污染风险,亟待研究解决。本文针对页岩气井井筒完整性失效问题,从力学角度研究了页岩气井环空带压、套管变形等井筒完整性失效机理,分析了多种因素对页岩气井井筒完整性失效的影响规律,以期为页岩气井筒完整性设计控制提供科学依据。以页岩气井水平段和垂直段的水泥环分别作为研究对象,考虑压裂过程中套管内流体压力和井眼周围温度的周期变化对水泥环应力状态的影响,并针对页岩气井建井初期即出现的环空带压问题,建立了考虑完井过程的套管-水泥环-地层系统的力学分析模型,计算了页岩气井内水平段和垂直段水泥环在完井过程中的应力状态,并采用Drucker-Prager准则与抗拉强度准则评价了水泥环的服役状态。针对套管偏心造成的水泥环密封失效问题,建立了套管偏心条件下水泥环的应力计算模型。针对压裂导致的套管-水泥环界面和水泥环-地层界面的界面裂缝问题,建立了界面裂缝形成机理分析模型和裂缝宽度计算模型。最后,针对膨胀水泥随凝固时间变化的特性,建立了考虑时间效应的井眼内膨胀水泥环应力状态计算模型,计算分析了膨胀水泥对提高水泥环密封性能的效果。针对在页岩气井水力压裂过程中工具无法送入预定位置的情况,对页岩气井压裂过程的套管变形问题进行了研究。现场技术人员对套管变形点的测试结果显示,套管剪切变形是页岩气井套管变形的主要形式,由此判定水力压裂施工激活断层且造成的断层滑动是页岩气井套管变形的主要影响因素。根据压裂施工激活断层的不同形式,建立了三种不同类型的断层滑动计算模型,并分别计算分析了不同类型断层的滑动位移情况。针对断层滑动和水平段固井质量问题共同存在的情况,建立了考虑局部载荷作用的套管应力分析模型,分别研究了平行局部载荷和径向局部载荷作用下的套管应力状态,并对局部载荷作用下套管变形进行了数值模拟计算。从降低断层滑动和提高套管抗剪强度两个方面,提出了减小页岩气井套管变形的设计控制方法。
郭雪利[6](2019)在《页岩气压裂井套管载荷分析及变形机理研究》文中进行了进一步梳理页岩气作为清洁能源,对于缓解我国天然气供应、改善环境问题具有重要的战略意义。随着勘探开发的不断深入,页岩气正成为我国石油行业新的增长点。近年来,我国及国外的诸多页岩气井在多级压裂过程中,出现了严重的套管变形问题,部分区块的套管变形比例高达40%,导致压裂施工无法顺利开展、单井产量不高。目前,页岩气井套管变形机理不清,防治措施没有针对性,极大地阻碍了页岩气的高校开发进程。因此,开展页岩气井压裂过程中套管变形机理研究,明确其主控因素,提出科学合理的防治措施,对于中国页岩气的高效开发具有重要的意义。针对页岩气压裂井出现的套管变形问题,本文主要开展了以下研究工作:建立了消除地层初始应变影响的页岩气压裂井温度-压力耦合条件下井筒载荷解析新模型,克服了原模型不满足实际远场位移边界条件的不足,与数值计算结果吻合较好。开展了水泥环参数、地应力、压裂施工参数和套管尺寸等参数对套管载荷影响的研究,对比分析了两种模型在套管载荷预测方面的差异。结果表明:在高弹性模量、低泊松比和不均匀地应力的地层中,原模型计算结果相对于本文模型会低估套管载荷。考虑压裂过程中大排量压裂施工导致井底温度动态变化的特点,建立了温度场差分计算模型,研究了压裂施工排量对井筒瞬态温度场的影响规律。考虑环空流体物性随温度动态变化规律和地层初始应力应变状态,结合页岩各向异性和浸水力学实验结果,采用阶段有限元方法,建立了各向异性地层-水泥环-套管组合体瞬态温度-压力耦合条件下的数值新模型,开展了多级压裂过程中套管载荷动态变化规律研究。研究表明:大排量施工时井筒温度会在短时间内迅速降低;排量越大,井底温度降低幅度越大;高施工压力、地层岩性界面、页岩刚度退化会显着增加套管载荷;环空水泥窜槽缺失时,井筒温度降低导致环空流体产生剧烈压降,套管受力状态异常复杂,随着压裂级数的增加,套管变形风险会大大增加。基于压裂过程中微地震信号时空分布特征和震级-频度关系,提出了套管变形处断层滑动的识别方法。基于震源机制原理,建立了震源和断层参数与套管变形量的关系模型,开展了断层滑动条件下套管变形数值模拟。研究了多级压裂过程中,断层与井眼夹角、压裂施工参数、水泥环性质和套管尺寸等参数对套管变形的影响规律。结果表明:微地震信号异常,与井眼斜交,b值小于1,都表明断层激活而出现滑动;套管应力和变形量随微地震震级增加呈指数级增长;断层刚度越小、应力降越大,则断层滑移距离越大,套管应力和变形量会迅速增加;减小井眼与断层夹角、降低水泥环弹性模量、使用小直径和低径厚比套管可有效降低套管变形的风险。开展了页岩岩心高压浸水力学性质动态变化实验,基于Weibull统计分布,建立了考虑时间效应的页岩统计损伤本构模型。基于尖点突变理论,结合实验结果,建立了断层-围岩系统失稳模型,推导了系统失稳的临界条件和位移突变量。对比分析了中国和加拿大地区页岩气井多级压裂过程中压裂施工过程,明确了压裂施工产生断层滑动与套管变形的关系。研究表明:页岩浸水后弹性模量降低,泊松比增加,断层-围岩系统失稳风险随之增加;压裂过程中,若围岩刚度与弱化断层面的等效刚度之比小于m,则断层系统会产生突变而发生滑动。当井眼穿越滑动区域时,压裂时套管极易出现变形失效。通过本文研究,建立了页岩气井压裂过程中多种复杂条件下的套管载荷评价模型,梳理了导致套管变形的主控因素,提出了相应的控制措施。研究结果可为我国页岩气井井筒完整性控制问题的解决提供参考。
李亚辉[7](2018)在《基于DTS数据的底水气藏水平井产出剖面解释模型及实现》文中研究指明对于水平气井而言,气井产水会快速导致井被水淹而停产,因而水平井找水和堵水技术成为了高效开发气藏的关键技术,然而找水比较困难的局面成为了制约水平井高效开发气藏的关键因素,如何找准水平井出水位置然后有针对性地实施控水措施是目前困扰现场生产的棘手问题。近年来随着光纤技术的快速发展,分布式光纤测温技术(DTS)也日趋成熟,它可以实时连续且比较准确的测试出水平井的温度(压力)分布剖面数据,然后通过对温度数据进行反演求得水平井沿程渗透率分布进而判断出出水位置,它可以避免常规生产测井注入测试难度大、耗时较长、成本较高等诸多问题。因此,本文开展了基于DTS测试数据的底水气藏水平井产出剖面解释理论研究,为现场解决水平井的堵水、控水技术提供技术支撑。从气藏渗流和井筒管流以及气藏和井筒的热力学机理出发,在质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上,考虑热膨胀、热对流、热传导、粘性耗散、焦耳-汤姆逊效应以及摩擦效应等微热效应,同时将钻井表皮、非均质及非达西效应等影响因素考虑在内,建立了井筒和地层的流动与热力学模型,然后在此基础之上建立了井筒与地层的耦合的水平井温度剖面正演预测模型,并给出了耦合模型的求解方法及步骤,然后分析了地层渗透率、气井产量、水平井井况(井径、井壁粗糙度、等)及流体性质等对结果的影响规律。在正演模型的基础上,采用LM算法和自适应的多策略差分进化算法(SMDE),建立了基于温度剖面测试数据的水平井产出剖面反演模型,给出了一套计算井筒沿程渗透率分布初值的计算方法,从而加快了反演效率;针对底水气藏特征建立了一套完整的水平井产出剖面反演解释流程及方法,为高效获得沿水平井的地层渗透率和井筒产出剖面分布奠定了基础。采用C#语言和Visual Studio开发环境,对所建立的正反演模型进行了软件系统的开发。利用所开发的解释系统软件,对给定的水平井数据进行了渗透率和产出剖面的反演解释计算,反演结果表明水平井温度和渗透率分布吻合度较好,产出剖面解释也比较准确。利用文献实例数据对反演解释软件进行了验证,其结果表明该软件能很好地分析水平井各段贡献情况及出水位置。本文研究成果为国内气藏水平井完井综合评价提供了新的思路,对DTS测试技术的普及和实现气藏高效开发具有重要的实际意义。
刘铭刚[8](2018)在《基于Euler管流模型和多层界面模型的UGS井筒力学分析及完整性评价方法研究》文中研究表明油管和固井结构是地下储气库(Underground gas storage,UGS)井筒的主要组成部分,是井筒完整性评价的主体,其中固井结构包括套管、水泥环和周围地层。UGS“既采又注”的超低周循环运行和高压高速的注/采气作业方式对井筒完整性提出了严峻挑战。然而目前对UGS油管的失效评价多依据静力分析,而对注采过程中,尤其是开/关井等动态工况中油管受力的问题研究较少;另一方面,目前对固井结构的失效评价多依据简化的理想模型,而对温差、非均匀地应力作用下的结构失效机理仍缺乏深入研究。本文以我国西南某气田UGS的实际运行工况和地质条件为工程背景,通过理论研究、数值计算和实验模拟等手段开展以下工作:第一,推导天然气-油管系统流固耦合问题的求解过程并进行实验验证,结合准相似实验研究动态载荷作用下的油管截面状态和近壁压力分布,以此作为初始条件和载荷条件,建立基于CEM理论(Cellular element method)的油管动力学分析方法,进而研究注采过程中油管的失效机理。第二,通过研究井筒周围地应力分布,考虑地应力不均匀性、温度载荷和位移连续条件建立固井结构受力分析模型,并推导套管、水泥环和胶结面上的应力计算公式,进而研究固井结构的失效机理。最后,引入因子分析模型对井筒失效的贡献因素进行筛选、分类和重要度排名,基于可靠性理论建立一种量化的、分级的UGS井筒完整性评价方法。本文研究成果可为UGS井筒的设计和安全评价提供指导。主要内容如下:(1)基于改进的Euler管流模型和Riemann-Glimm(R-G)方法,开展了动态压力载荷作用下天然气-油管系统流固耦合分析。通过改进一维管流的8方程模型,得到了描述天然气-油管系统任意时刻横截面状态的Euler方程组。利用Euler方程与Riemann问题的转换,推导了开井后nt时刻到nt(10)(35)t时刻Euler双曲方程初值问题的求解过程,给出了局部坐标系中系统横截面上的内力表达式。将R-G方法通过FLUENT UDF编程实现,研究了开井过程中动态压力载荷作用下天然气-油管系统横截面的力学状态,并得到了压差和油管内径对油管加速度、速度、位移的影响规律。(2)对改进的Euler模型和R-G方法进行了实验验证,并研究了注采过程中油管近壁压力的分布及其影响因素。以UGS-T4的井身结构为原型搭建了天然气-油管系统模拟实验装置,并完成以下工作:参考Tijsseling的研究完成了冲击管流实验,通过测量冲击载荷作用后油管的近壁压力、油管加速度和管壁应变,发现R-G方法的预测结果与实验结果具有很高的吻合度,进而分析得到了R-G方法的最优网格数量以及Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)系数的合理取值区间。基于上述装置设计了满足几何相似条件和雷诺自相似条件的UGS注采过程准相似管流实验,结合数值计算全面研究了UGS注采过程中压差、油管内径、狗腿度和接头尺寸对油管近壁压力的影响规律。(3)基于CEM方法开展了注采过程中UGS油管动力学分析及失效机理研究。引入CEM理论推导了求解动态压力载荷作用下油管受力问题的过程,并给出了迭代格式和算法,通过与ANSYS计算结果对比证明了CEM方法的易收敛性。在流固耦合分析和油管近壁压力研究的基础上,基于CEM方法全面研究了稳态过程和开井过程中油管的运动、受力、变形情况,结果表明:开井过程中油管中和点下移,其变形状态主要由轴向力决定;油管处于直线状态、正弦弯曲状态、螺旋弯曲状态的时间受油管内径和压差的影响。为便于分析,根据油管的三种失效方式定义了“油管失效指数”和“油管失效因子”,给出了判定油管失效程度的量化公式和分级评价标准,研究表明:当采气压差较小时,油管易发生刚度失效或稳定性失效,而随着压差的增大,强度失效逐渐成为油管失效的主导因素;在稳态过程和开井过程中,随着油管内径和采气压差的增大,油管的失效因子均随之增大。(4)基于分层模型和多目标约束反分析方法,开展了UGS井筒周围地应力计算。为获取目标井所在区块的地应力大小和方向,首先利用测井信息和Gristensen公式得到了目标储层的动态、静态岩性参数,通过引入“多目标约束优化反分析”方法对该区块的地应力进行了反演。在此基础上考虑构造地应力和附加地应力,并引入垂向分层模型,基于弹性力学孔板问题的拉梅解推导任意水平横截面上井筒周围地应力的计算公式,进而研究井筒周围地应力分布随坐标方位角、距井壁距离的变化规律。(5)基于改进的多层界面模型,开展了UGS固井结构受力分析及失效机理研究。在区块地应力反演结果和井筒周围地应力分析的基础上,考虑胶结面位移连续条件、非均匀地应力和温度载荷,改进了固井结构受力分析模型并推导了新的多层结构应力计算公式。结合分层地应力计算结果,得到了UGS-T4井F一段水平截面上固井结构和胶结面的应力大小及分布。为便于分析,定义了“固井结构失效指数”和“固井结构失效因子”,给出了判定固井结构失效程度的量化公式,并建立了分级评价标准,通过计算得到UGS-T4井F一段的失效因子为1.15,证明发生了完整性失效。在此基础上全面研究了地应力非均匀系数、环空压力、地层温度和材料参数对固井结构失效程度的影响。(6)基于统计学理论,提出了一种UGS井筒完整性的量化评价方法并进行了工程应用。为充分考虑材料、结构、载荷和事件的不确定性(或随机性),在力学分析和失效评价的基础上,引入了统计学理论和可靠度计算方法对UGS井筒完整性进行更加全面的评价。通过引入因子分析法推导了井筒完整性评价的因子分析模型,以最少信息丢失为原则对UGS井筒完整性失效的贡献因素进行了分类、筛选和重要度排名,将井筒完整性失效的贡献因素类别从23类压缩为7类,在保证精度的情况下提高了统计效率,得到“套管等效应力失效”的重要度排名为第1名。基于中心点法推导了量化UGS井筒完整性的可靠概率计算公式,并用Monte-Carlo法验证了其精度。最后通过建立“井筒完整性可靠概率”与“井筒完整性可靠性指标”之间的关系,给出了UGS井筒完整性的分级评价标准。研究表明:本文方法和Monte-Carlo法得到的UGS-T4井筒完整性可靠概率分别为0.8966和0.9106,井筒完整性的评价结果分别为“较可靠”和“很可靠”,证明了本文方法精度良好。
赵麟[9](2018)在《水平井AICD完井流入动态与完井参数优化研究》文中进行了进一步梳理水平井是当今油藏开发的一项重要技术,水平井能够有效提高采收率。但是,由于“跟趾效应”、储层非均质性和各向异性等因素的影响,长水平井的生产剖面通常难以持续均衡推进,并将在油井的跟端处、储层的高渗位置和裂缝发育处过早见水/气。一旦油井发生水/气锥,由于水/气粘度较低,将在锥进处形成快速流动通道,并抑制非锥进处的流动。本论文在全面调研国内外相关研究成果的基础上,围绕新型自适应式流入控制装置(AICD)的结构设计及参数优化、水平井AICD完井全过程流动机理和水平井AICD完井参数优化设计方法开展了系统性研究,具体完成了以下几方面的研究工作。(1)基于多级限流原理,结合遇水膨胀材料,自主研制了一种新型自适应式流入控制装置,结合其流场和强度分析结果进行了结构参数优化设计,并对优化后的AICD结构开展了流体参数敏感性分析,同时与工业上广泛应用的几种ICD/AICD进行了性能比较。(2)基于AICD结构优化结果,对遇水膨胀橡胶进行了优选,并详细测试了其膨胀特性;基于自主研制的水平井目标井段多相变流量流动全尺寸物理模拟实验装置,对多级限流AICD开展了流动测试,并选取了EquiFlow AICD和Y型AICD进行比较,详细研究了油相粘度、含水率、壁面入流量、主流流量对三种装置压降的影响规律。(3)针对水平井变流量流动特征,基于油水两相流型转变准则,并结合双流体模型(Two-Fluid Model)和均相流模型(Homogeneous Model)架构,建立了水平井目标段油水两相流动的压降预测模型。基于水平井AICD完井的特点,结合近井地带表皮系数模型和油藏渗流模型,运用势叠加原理实现了不同空间位置流动的耦合,建立了水平井AICD完井全过程流动模型。(4)基于建立的水平井AICD完井全过程流动模型,结合遗传优化算法,以AICD类型、个数及强度作为优化参数,给出了水平井AICD完井参数优化设计方法,并针对3口水平井AICD完井开展了参数优化的实例分析。
杨应林[10](2018)在《射流式减摩阻工具工作机理研究》文中认为随着全球经济的快速发展,世界各国对于能源需求逐渐增加,尤其是石油天然气消耗量不断增大,导致石油天然气的勘探开发程度不断增加。随着石油天然气的不断开采,油气钻采逐渐向更深层油气资源发展,从而复杂结构井日益增多,包括超深井、水平井、大位移井以及大斜度井等。但在复杂结构井钻进过程中,尤其是水平井钻进,钻井摩阻大,钻井摩阻降低了钻井效率,在很大程度上限制了井眼延伸,进而影响油气资源的勘探开发。因此,为了减小钻井摩阻、提高钻井效率,发展水平井、大位移井技术,减摩阻技术成为了国内外学者和研究机构的研究重点。针对降低钻井摩阻问题,本文提出了一种射流式减摩阻工具,并从数值模拟、减摩特性以及实验验证等方面进行了以下研究:首先,结合应用背景,完成射流式减摩阻工具的结构设计,由减震器和射流振荡器两部分组成,扭矩通过螺纹副和滚柱向下传递,驱动钻头旋转,钻压来自上部管柱的重量,通过碟簧和减震轴作用在芯轴上,然后通过射流振荡器传递至钻头。钻井液通过射流短节作用产生压降变化,射流振荡器产生射流振荡,形成轴向冲击。在结构设计的基础上,进行减震器性能分析,建立减震器载荷位移特性、刚度特性与应力特性计算模型,在负载作用下,载荷—位移特性曲线呈线性关系,刚度-位移曲线则呈现非线性关系。通过FLUENT软件进行射流式减摩阻工具的内部流场研究,完成了射流短节的流场分析,在射流短节内存在附壁切换过程,得到流体的速度场、压力场以及分流中心点压力变化结果。出口流速随着入口流速的增大而逐渐增大,并且增大速度相对更快,随着入口流速的增加,出入口压力也逐渐增大,但入口压力增大速度更快。在分流中心点处,开始阶段压力波动呈现无规律变化,稳定射流后压力呈现周期性波动。通过建立水平井工况条件下的钻柱动力学模型,进行井壁摩擦随机性以及其对钻柱动力学的影响研究,并在此基础上进行振动减摩特性研究。首先进行水平井钻柱受力分析,建立钻柱动力学分析模型,进行井壁摩擦随机性研究,给出构建井壁随机场的步骤与方法,得到井壁摩擦随机行为的描述方法,并给出相关作用力的求解方法,然后考虑钻杆各点的接触情况,给出动力学模型的离散方法,进行模型求解,得到振动位移、振动速度、钻进效率的求解与分析结果。通过室内台架实验,对射流式减摩阻工具的工作压降、振动频率和振动位移等进行实验测试,并对比分析实验结果与理论计算结果,得到工作压降测试结果与压力仿真计算结果呈现相同分布规律,振动频率和振动位移测试结果达到预期效果。综上所述,本文结合射流式减摩阻工具的结构特征和工作原理,进行数值模拟研究,通过台架实验验证数值模拟的正确性,针对工具应用于水平井工况下的振动减摩特性进行分析,为基于井壁摩擦随机性的钻柱动力学以及井下钻柱的振动减摩研究提供参考。
二、考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算(论文提纲范文)
(1)水平气井井筒内温压规律及预测模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的目的和意义 |
1.2 水平井筒变质量流动国内外研究现状 |
1.3 研究的目标和内容 |
1.4 研究方法和技术路线 |
1.5 本章小结 |
第2章 水平井筒流动模型的建立 |
2.1 井筒温度模型 |
2.2 井筒压降模型 |
2.3 本章小结 |
第3章 射孔水平井筒实验装置及系统 |
3.1 实验装置 |
3.2 室内实验系统 |
3.3 本章小结 |
第4章 数值模拟研究 |
4.1 数值模型的建立 |
4.2 压力分布模拟结果分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 井筒温度模拟实验研究 |
5.1 单相气时实验结果及分析 |
5.2 气液两相实验结果及分析 |
5.3 温度模型分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 井筒压力模拟实验研究 |
6.1 单相气时实验结果及分析 |
6.2 气液两相实验结果及分析 |
6.3 压降分布数值模拟对比分析 |
6.4 压降模型分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
个人简介 |
(2)页岩气水平井CO2压裂井筒温度场研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 页岩气开发现状及储层特点 |
1.2.2 CO_2压裂技术研究现状 |
1.2.3 井筒温度场研究现状 |
1.2.4 井筒注CO_2过程温度压力预测研究现状 |
1.2.5 存在的问题 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.4 研究方法及技术路线 |
第2章 CO_2与页岩基本物理性质研究 |
2.1 CO_2的基本性质 |
2.2 压裂过程CO_2相态特征 |
2.3 CO_2物性参数计算 |
2.3.1 CO_2密度计算 |
2.3.2 CO_2比热容计算 |
2.3.3 CO_2粘度计算 |
2.3.4 CO_2导热系数计算 |
2.4 页岩热物理性质测试 |
2.4.1 页岩比热容测试 |
2.4.2 页岩导热系数测试 |
2.5 本章小结 |
第3章 压裂过程井筒温度场解析模型 |
3.1 模型的建立 |
3.2 井筒传热方程解析求解 |
3.2.1 Hasan求解方法 |
3.2.2 Laplace求解方法 |
3.3 解析模型的验证与对比 |
3.3.1 井筒传热方程的数值求解方法 |
3.3.2 计算结果对比 |
3.3.3 模型精度及计算效率对比 |
3.4 地层温度场计算方法 |
3.4.1 地层传热方程 |
3.4.2 求解方法 |
3.4.3 计算结果 |
3.5 参数分析 |
3.5.1 集总参数的影响 |
3.5.2 热存储系数的影响 |
3.6 解析模型在CO_2压裂井筒温度场预测中的应用效果及局限性 |
3.6.1 应用效果 |
3.6.2 局限性 |
3.7 本章小结 |
第4章 页岩气水平井CO_2压裂1D+1D瞬态全耦合井筒温度场数值模型 |
4.1 CO_2压裂过程井筒能量方程 |
4.2 模型的建立 |
4.2.1 物理模型 |
4.2.2 模型的基本假设 |
4.2.3 数学模型 |
4.2.4 初始和边界条件 |
4.3 模型的求解 |
4.3.1 控制方程离散 |
4.3.2 程序设计 |
4.4 CO_2压裂井筒摩阻分析 |
4.4.1 通过摩阻公式计算井筒摩阻 |
4.4.2 CO_2压裂液摩阻图版 |
4.4.3 摩阻公式与摩阻图版对比 |
4.4.4 考虑减阻剂的影响 |
4.5 收敛性检验 |
4.6 网格独立性检验 |
4.7 模型的验证 |
4.7.1 与直井注CO_2驱替井筒实测温度压力数据对比 |
4.7.2 与CO_2直井压裂实测井底温度数据对比 |
4.7.3 与商业软件水平非等温管流模拟数据对比 |
4.8 本章小结 |
第5章 CO_2压裂过程井筒变温机理分析 |
5.1 壁传热的影响 |
5.2 压力功的影响 |
5.3 粘性耗散的影响 |
5.4 不同工况下变温机理影响的区别 |
5.5 本章小结 |
第6章 页岩气水平井CO_2压裂井筒温度场参数分析 |
6.1 基准算例 |
6.2 施工参数分析 |
6.2.1 施工排量影响分析 |
6.2.2 注入温度影响分析 |
6.3 地层参数分析 |
6.3.1 地温梯度影响分析 |
6.3.2 裂缝闭合压力影响分析 |
6.3.3 地层深度影响分析 |
6.4 井筒参数分析 |
6.4.1 水平段长度影响分析 |
6.4.2 油管内径影响分析 |
6.4.3 水平段完井方式影响分析 |
6.4.4 造斜段长度影响分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究综述 |
1.2.1 起下钻波动压力研究现状 |
1.2.2 气侵井筒多相流流动规律研究现状 |
1.2.3 钻井节流阀国内外研究现状 |
1.3 论文的主要研究内容 |
第二章 起下钻过程井筒稳态波动压力模型研究 |
2.1 同心环空起下钻过程稳态波动压力计算模型 |
2.1.1 同心环空计算模型的建立 |
2.1.2 同心环空模型方程的求解 |
2.2 偏心环空起下钻过程稳态波动压力计算模型 |
2.2.1 偏心环空计算模型的建立 |
2.2.2 偏心环空模型方程的求解 |
2.3 起下钻过程稳态波动压力计算模型的有效性验证 |
2.3.1 同心环空计算模型的验证 |
2.3.2 偏心环空计算模型的验证 |
2.4 起下钻过程稳态波动压力影响因素分析 |
2.4.1 环空流速分布及影响因素分析 |
2.4.2 钻具速度的影响规律 |
2.4.3 钻井液参数的影响规律 |
2.4.4 环空几何参数的影响规律 |
2.5 本章小结 |
第三章 起下钻过程井筒瞬态波动压力模型研究 |
3.1 起下钻过程井筒瞬态波动压力方程的建立 |
3.1.1 瞬态波动压力基本方程 |
3.1.2 瞬态波动压力新方程 |
3.2 起下钻过程瞬态波动压力新方程的求解 |
3.2.1 新方程的特征线和相容方程 |
3.2.2 利用Roe算法求解新方程 |
3.3 起下钻过程瞬态波动压力计算模型的验证 |
3.3.1 利用Burkhardt现场测量数据验证模型 |
3.3.2 利用Clark现场测量数据验证模型 |
3.4 起下钻瞬态波动压力影响因素分析 |
3.4.1 钻井液参数的影响规律 |
3.4.2 井筒参数的影响规律 |
3.4.3 钻具运动参数的影响规律 |
3.5 本章小结 |
第四章 CBHP控压钻井气侵井筒瞬态多相流动规律研究 |
4.1 气侵井筒瞬态气液两相流动模型的建立 |
4.1.1 气侵井筒瞬态气液两相流动基本模型的建立 |
4.1.2 双流体模型 |
4.1.3 漂移流模型 |
4.2 压力波在气侵井筒气液两相流动中的传播速度 |
4.2.1 压力波在井筒气液两相流中传播速度方程 |
4.2.2 压力波传播速度影响因素分析 |
4.1.3 压力波传播速度算例分析 |
4.3 气侵井筒瞬态气液两相流动方程的求解 |
4.3.1 求气液两相流动方程组的系数雅可比矩阵 |
4.3.2 求雅可比矩阵的近似线性化矩阵 |
4.3.3 采用Roe算法求解方程组 |
4.4 气侵井筒瞬态多相流动模型的模拟分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 CBHP控压钻井井筒气侵控制方案研究 |
5.1 气侵检测阶段 |
5.1.1 初始井口回压的影响 |
5.1.2 气层渗透率的影响 |
5.1.3 气层孔隙度的影响 |
5.1.4 气层压力的影响 |
5.1.5 机械钻速的影响 |
5.2 井底恒压法控压钻井的气侵控制方案 |
5.2.1 增大井口回压方案 |
5.2.2 增大泥浆泵排量方案 |
5.2.3 组合方案 |
5.2.4 关井后循环排气方案 |
5.3 本章小结 |
第六章 CBHP控压钻井回压控制节流阀模型研究 |
6.1 楔形节流阀压降计算模型 |
6.1.1 楔形节流阀最小过流面积的计算 |
6.1.2 楔形节流阀压降计算 |
6.2 楔形节流阀节流压降规律分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与建议 |
7.1 结论 |
7.2 建议 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文及科研情况 |
致谢 |
(4)高含硫产水气井硫沉积动态预测(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 井筒混合流体物性参数 |
1.2.2 硫沉积模型 |
1.2.3 井筒温度压力耦合模型研究 |
1.3 研究目标、内容及路线 |
1.3.1 研究目标及内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 主要成果 |
第2章 产水气井流体物性参数 |
2.1 水的物性参数 |
2.1.1 水的比热 |
2.1.2 水的密度 |
2.1.3 水的黏度及比热系数 |
2.2 高含硫天然气物性参数 |
2.2.1 天然气密度 |
2.2.2 天然气拟临界参数 |
2.2.3 天然气偏差因子 |
2.2.4 高含硫气体黏度的计算及校正 |
2.2.5 流体比热 |
2.2.6 流体导热系数 |
2.2.7 硫的物理性质 |
2.2.8 井筒-地层的热物性参数 |
2.3 本章小结 |
第3章 硫沉积动态预测模型 |
3.1 硫溶解度模型 |
3.1.1 硫溶解度拟合公式 |
3.1.2 硫溶解度影响因素 |
3.2 垂直井筒硫沉积规律 |
3.2.1 井筒中硫析出条件 |
3.2.2 垂直井硫临界悬浮流速 |
3.2.3 硫液滴临界悬浮速度 |
3.2.4 硫颗粒临界悬浮速度 |
3.3 斜度井及水平井硫沉积规律 |
3.3.1 井筒中硫单质运移规律 |
3.3.2 斜度井、水平井硫的临界悬浮速度 |
3.3.3 硫液滴临界悬浮速度 |
3.3.4 小斜度井硫颗粒临界悬浮速度 |
3.3.5 大斜度井及水平井硫颗粒临界悬浮速度 |
3.3.6 临界悬浮速度影响因素 |
3.4 硫沉积动态预测模型 |
3.4.1 硫析出量与析出位置预测 |
3.4.2 管壁的硫的扩散沉积模型 |
3.5 硫沉积预测模型验证 |
3.6 硫沉积影响因素分析 |
3.6.1 井底温度对硫沉积规律的影响 |
3.6.2 井底压力对硫沉积规律的影响 |
3.6.3 硫化氢含量对硫沉积规律的影响 |
3.6.4 产水量对硫沉积规律的影响 |
3.6.5 井型对硫沉积规律的影响 |
3.6.6 气井产量对硫沉积规律的影响 |
3.6.7 生产时间对硫沉积规律的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 多相流气井非稳态温度压力模型 |
4.1 基本方程 |
4.2 非稳态导热模型 |
4.3 井筒内流体热力学平衡方程 |
4.4 井筒非稳态温度模型 |
4.5 井筒压力模型 |
4.5.1 单相流压降方程 |
4.5.2 多相流管流流型 |
4.5.3 垂直井、斜度井多相流压力模型 |
4.5.4 水平井多相流压力模型 |
4.6 温度压力模型验证 |
4.6.1 与pipesim和H&K模型计算对比 |
4.7 温度压力影响因素分析 |
4.7.1 硫化氢含量对温度压力的影响 |
4.7.2 产水量对温度压力的影响 |
4.7.3 井型对温度压力的影响 |
4.7.4 产量对温度压力的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 井筒硫沉积动态预测 |
5.1 耦合思路 |
5.2 程序流程 |
5.2.1 硫沉积动态预测 |
5.2.2 地层压力衰减计算 |
5.3 实例验证 |
5.3.1 国外硫沉积实例预测 |
5.3.2 国内硫沉积实例预测 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论和建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)页岩气水平井压裂井筒完整性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 工程背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水泥环完整性研究进展 |
1.2.2 套管完整性研究进展 |
1.2.3 页岩气井井筒完整性研究现状 |
1.3 论文主要研究内容与技术路线 |
第2章 页岩气井水泥环完整性研究 |
2.1 水平段水泥环完整性研究 |
2.1.1 力学模型及其简化 |
2.1.2 水泥环失效分析 |
2.1.3 参数敏感性分析 |
2.2 垂直段水泥环完整性研究 |
2.2.1 力学模型及其简化 |
2.2.2 参数敏感性分析 |
2.3 膨胀水泥环力学状态分析 |
2.3.1 力学模型及其简化 |
2.3.2 水平段水泥环应力状态 |
2.3.3 垂直段水泥环应力状态 |
2.3.4 井眼系统应力状态 |
2.4 算例分析 |
2.5 小结 |
第3章 工程因素对水泥环完整性的影响研究 |
3.1 套管偏心对水泥环完整性的影响研究 |
3.1.1 力学模型及其简化 |
3.1.2 水泥环应力计算 |
3.1.3 参数敏感性分析 |
3.2 压裂对水泥环界面裂缝的影响研究 |
3.2.1 水泥环界面裂缝 |
3.2.2 界面应力与裂缝宽度 |
3.2.3 参数敏感性分析 |
3.3 算例分析 |
3.3.1 偏心水泥环应力及参数优化 |
3.3.2 界面裂缝分析及参数优化 |
3.4 小结 |
第4章 页岩气藏水力压裂断层滑动分析 |
4.1 断层滑动与套管变形分析 |
4.2 断层滑动计算模型研究 |
4.3 断层滑动计算 |
4.3.1 第一类断层滑动计算 |
4.3.2 第二类断层滑动计算 |
4.3.3 第三类断层滑动计算 |
4.4 算例分析 |
4.5 小结 |
第5章 局部载荷对页岩气井套管变形的影响研究 |
5.1 局部载荷力学模型研究 |
5.1.1 局部载荷产生机理 |
5.1.2 力学模型及其简化 |
5.1.3 模型验证 |
5.2 参数敏感性分析与优化 |
5.2.1 局部载荷类型的影响 |
5.2.2 套管几何尺寸优化 |
5.3 套管变形的数值模拟计算 |
5.4 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)页岩气压裂井套管载荷分析及变形机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和研究意义 |
1.1.1 中国页岩气压裂井套管变形问题 |
1.1.2 国外页岩气压裂井套管变形问题 |
1.2 国内和国外页岩气压裂井套管变形研究进展 |
1.2.1 井筒组合体初始载荷分布研究 |
1.2.2 工程因素对套管变形影响研究 |
1.2.3 地质因素对套管变形影响研究 |
1.2.4 压裂诱发地震剪切套管研究 |
1.2.5 研究现状总结 |
1.3 本文研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 考虑地层初始状态的温度-压力耦合下套管载荷研究 |
2.1 井筒载荷解析解建模 |
2.1.1 建模过程 |
2.1.2 应力转换 |
2.1.3 基本假设 |
2.1.4 应力分解 |
2.2 井筒应力场分布研究 |
2.2.1 均匀应力下井筒应力场 |
2.2.2 偏应力下井筒应力场 |
2.2.3 剪应力下井筒应力场 |
2.2.4 温度应力下井筒应力场 |
2.3 套管失效评价及模型验证 |
2.4 压裂过程中套管载荷研究 |
2.4.1 弹性模量对套管载荷影响 |
2.4.2 水泥环泊松比对套管载荷影响 |
2.4.3 非均匀地应力对套管载荷影响 |
2.4.4 压裂压力对套管载荷影响 |
2.4.5 压裂液温度对套管载荷影响 |
2.4.6 水泥环和套管厚度对套管载荷影响 |
2.5 本章小节 |
第3章 页岩气井压裂过程中多因素条件下套管载荷研究 |
3.1 页岩力学参数各向异性实验研究 |
3.2 压裂过程中井筒瞬态温度场研究 |
3.2.1 对流换热系数计算 |
3.2.2 组合体瞬态温度场 |
3.2.3 瞬态温度差分方程 |
3.2.4 换热系数变化 |
3.2.5 井筒瞬态温度变化 |
3.3 压裂过程中套管载荷变化研究 |
3.3.1 阶段有限元建模方法研究 |
3.3.2 各向异性对套管载荷影响 |
3.3.3 固井质量对套管载荷影响 |
3.3.4 施工参数对套管载荷影响 |
3.3.5 非均质性对套管载荷影响 |
3.3.6 刚度退化对套管载荷影响 |
3.4 案例分析 |
3.4.1 PAD2 1-11井套管载荷分析 |
3.4.2 PAD 1-4井套管载荷分析 |
3.5 本章小节 |
第4章 基于震源机制的断层滑动套管变形机理研究 |
4.1 断层滑动判定方法研究 |
4.1.1 断层滑动面力学状态分析 |
4.1.2 微地震分布判别断层滑动 |
4.1.3 微地震b值判别断层滑动 |
4.2 震源和断层参数与滑动距离研究 |
4.3 断层滑动下套管变形机理研究 |
4.3.1 断层滑动有限元模型 |
4.3.2 震源参数对套管影响 |
4.3.3 滑移距离对套管影响 |
4.3.4 断层夹角对套管影响 |
4.3.5 地层模量对套管影响 |
4.3.6 水泥环模量对套管影响 |
4.3.7 水泥环厚度对套管影响 |
4.3.8 施工压力对套管影响 |
4.3.9 套管尺寸对套管影响 |
4.4 案例分析 |
4.4.1 滑移距离计算 |
4.4.2 套管变形分析 |
4.5 本章小节 |
第5章 基于突变理论的断层-围岩系统失稳研究 |
5.1 页岩力学性质实验研究 |
5.1.1 矿物含量实验研究 |
5.1.2 页岩浸水实验研究 |
5.1.3 损伤本构模型研究 |
5.2 断层-围岩力学系统失稳研究 |
5.2.1 突变基础理论概述 |
5.2.2 断层-围岩系统模型建立 |
5.2.3 系统位移-势能模型建立 |
5.2.4 断层-围岩系统失稳判定 |
5.3 页岩压裂与地震时空分布研究 |
5.3.1 断层失稳诱发地震机理 |
5.3.2 中国压裂过程地震分析 |
5.3.3 加拿大压裂过程地震分析 |
5.4 套管变形案例分析 |
5.4.1 套损井情况分析 |
5.4.2 有限元模型建立 |
5.4.3 模型参数设置 |
5.4.4 有限元结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)基于DTS数据的底水气藏水平井产出剖面解释模型及实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 问题的提出、研究目的及意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 产出剖面理论计算研究现状 |
1.2.2 产出剖面测试工艺研究现状 |
1.2.3 分布式光纤传感技术的发展及应用现状 |
1.2.4 反演解释方法研究现状 |
1.3 主要研究内容和技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 论文主要创新点 |
第2章 水平井井筒压力温度预测模型 |
2.1 水平气井单相压力模型 |
2.2 水平井气液两相压力模型 |
2.3 水平井井筒温度剖面模型 |
2.4 气体物性参数计算方法 |
2.4.1 气体定压比热容 |
2.4.2 天然气偏差系数 |
2.4.3 焦耳-汤姆逊系数 |
2.4.4 天然气黏度计算 |
2.5 地层水物性参数计算方法 |
2.5.1 地层水密度 |
2.5.2 地层水黏度 |
2.5.3 地层水体积系数 |
2.5.4 地层水的焦耳汤姆逊系数 |
2.5.5 气水界面张力 |
2.6 本章小结 |
第3章 气藏非等温渗流稳态模型 |
3.1 气藏非等温流动模型 |
3.1.1 物质平衡方程 |
3.1.2 能量平衡方程 |
3.1.3 稳态模型有限差分求解法 |
3.1.4 稳态模型半解析求解法 |
3.2 水平井气藏压力分布模型 |
3.2.1 产纯气时地层压力分布 |
3.2.2 气水两相地层压力分布 |
3.3 本章小结 |
第4章 水平井与气藏渗流的稳态耦合模型 |
4.1 水平井与气藏耦合求解产出剖面 |
4.1.1 等温渗流耦合模型推导 |
4.1.2 等温耦合模型求解方法 |
4.2 水平井与地层非等温耦合模型 |
4.2.1 非等温耦合模型的建立 |
4.2.2 非等温耦合模型求解方法 |
4.3 单相产气温度剖面单因素分析 |
4.3.1 水平井产量的影响 |
4.3.2 水平渗透率的影响 |
4.3.3 地层与流体总导热系数的影响 |
4.3.4 天然气相对密度的影响 |
4.3.5 井壁绝对粗糙度的影响 |
4.3.6 水平井井直径的影响 |
4.3.7 水平井轨迹的影响 |
4.3.8 钻井污染表皮的影响 |
4.3.9 非均质性的影响 |
4.4 单相产气温度剖面多因素分析 |
4.4.1 正交分析法简介 |
4.4.2 试验结果分析法简介 |
4.4.3 温度剖面正交试验方案设计与分析 |
4.5 气井产水对温度剖面的影响 |
4.5.1 均质定产气条件下产水量对温度剖面的影响 |
4.5.2 均质定压条件下不同产水量对温度剖面的影响 |
4.5.3 非均质定产气条件下产水量对温度剖面的影响 |
4.5.4 非均质定压条件下产水量对温度剖面的影响 |
4.5.5 不同高渗带位置对温度剖面的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 底水气藏水平井产出剖面解释理论 |
5.1 底水锥进突破时间预测模型 |
5.1.1 直井底水锥进预测 |
5.1.2 水平井底水脊进突破预测 |
5.2 水平井产出剖面反演解释方法 |
5.2.1 产出剖面反演模型 |
5.2.2 产出剖面反演方法 |
5.2.3 渗透率分布初始化方法 |
5.2.4 水平井产出剖面反演流程 |
5.3 底水气藏水平井产出剖面反演评价 |
5.3.1 单相气井产出剖面反演 |
5.3.2 气水两相产出剖面反演 |
5.3.3 DESA反演算法验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 水平井产出剖面反演解释系统实现 |
6.1 软件开发语言及开发环境介绍 |
6.1.1 开发语言简介 |
6.1.2 开发环境介绍 |
6.2 剖面解释系统结构及实现思路 |
6.2.1 解释系统结构说明 |
6.2.2 解释系统实现思路 |
6.3 软件界面及功能介绍 |
6.3.1 启动界面介绍 |
6.3.2 软件主界面介绍 |
6.3.3 软件工程界面介绍 |
6.3.4 数据输入界面介绍 |
6.3.5 数据处理界面介绍 |
6.3.6 结果显示界面介绍 |
6.4 本章小结 |
第7章 实例应用 |
第8章 结论与建议 |
8.1 结论 |
8.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 DTS技术概要 |
附录2 18种常见纯物质物性参数表 |
附录3 BWRS方程中二元交互作用参数表 |
附录4 井筒与地层总传热系数 |
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
(8)基于Euler管流模型和多层界面模型的UGS井筒力学分析及完整性评价方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
创新点 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 工程背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 井筒完整性研究现状 |
1.2.2 管流流固耦合问题研究现状 |
1.2.3 油气井管柱力学研究现状 |
1.2.4 固井结构失效机理研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 拟解决的关键问题 |
1.4 研究方案 |
第二章 基于Euler管流模型和R-G方法的天然气-油管系统流固耦合分析 |
2.1 天然气-油管系统的Euler流固耦合模型 |
2.1.1 模型简化和基本假设 |
2.1.2 天然气-油管系统的Euler流固耦合模型 |
2.1.3 边界条件和连续条件 |
2.2 Euler流固耦合方程的Riemann解法 |
2.2.1 Euler流固耦合方程的分解 |
2.2.2 Euler流固耦合方程对应的Riemann问题讨论 |
2.2.3 求解Riemann问题解的改进Glimm方法 |
2.3 动态压力载荷作用下天然气-油管系统横截面状态分析 |
2.3.1 UGS开井过程中天然气-油管系统的横截面状态分析 |
2.3.2 注采压差对油管横截面状态的影响 |
2.3.3 油管内径对油管横截面状态的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 Euler模型和R-G方法的实验验证及油管近壁压力研究 |
3.1 Euler模型和R-G方法的实验验证 |
3.1.1天然气-油管系统冲击振荡实验 |
3.1.2 Euler模型和R-G方法的实验验证及影响因素分析 |
3.2模拟UGS注采过程的准相似管流实验 |
3.2.1 实际井况与准相似模型 |
3.2.2 实验可行性分析及误差讨论 |
3.3 注采过程中UGS油管近壁压力研究及影响因素分析 |
3.3.1 注采压差对油管近壁压力的影响 |
3.3.2 油管内径对油管近壁压力的影响 |
3.3.3 狗腿度对油管近壁压力的影响 |
3.3.4 接头尺寸对油管近壁压力的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于CEM方法的UGS油管动力学分析及失效机理研究 |
4.1 基于CEM的数值算法及在管柱力学中的应用 |
4.1.1 利用CEM方法求解固体力学问题的基本原理 |
4.1.2 细长油管结构受力问题的CEM模型 |
4.1.3 基于Euler模型和R-G方法的初始元胞状态求解 |
4.2 CEM方法在稳态计算中的应用及与FEM的对比分析 |
4.2.1 基于CEM方法的稳态过程中UGS油管受力分析 |
4.2.2 CEM与 FEM的计算精度和运算效率对比 |
4.3 基于CEM方法的开井过程中UGS油管动力学分析 |
4.3.1 UGS油管变形失效机理及判定条件 |
4.3.2 开井过程中UGS油管受力、变形时程分析 |
4.3.3 油管内径对开井过程中油管受力、变形的影响 |
4.3.4 注采压差对开井过程中油管受力、变形的影响 |
4.4 注采过程中UGS油管失效方式及评价方法 |
4.4.1 油管失效程度评价指标 |
4.4.2 油管失效分级评价方法 |
4.4.3 UGS-T4 油管失效评价 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于分层模型的UGS井筒周围地应力计算方法 |
5.1 UGS井筒周围地应力分析模型及计算方法 |
5.1.1 储层岩性参数分析方法 |
5.1.2 目标区块地应力的约束优化反演方法 |
5.1.3 分层地应力模型及计算方法 |
5.1.4 井筒周围地应力计算方法 |
5.2 UGS-T4 井筒周围地应力分析 |
5.2.1 UGS-T4 储层岩性参数分析 |
5.2.2 UGS-T4 储层地应力反演 |
5.2.3 UGS-T4 井筒周围地应力分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 基于多层界面模型的UGS固井结构受力分析及失效机理研究 |
6.1 基于多层界面模型的固井结构受力分析方法 |
6.1.1 套管-水泥环-地层结构受力分析模型 |
6.1.2 套管-水泥环-地层结构温度载荷处理方法 |
6.1.3 UGS-T4 井固井结构受力分析 |
6.2 UGS固井结构失效的影响因素分析 |
6.2.1 套管强度影响因素分析 |
6.2.2 水泥环强度影响因素分析 |
6.2.3 胶结面接触压力影响因素分析 |
6.3 UGS固井结构失效方式及评价方法 |
6.3.1 固井结构失效因子 |
6.3.2 固井结构分级评价方法 |
6.3.3 UGS-T4 固井结构失效风险分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 基于统计学理论的UGS井筒完整性量化评价方法研究 |
7.1 失效贡献因素的因子分析法 |
7.1.1 因子分析模型推导 |
7.1.2 因子载荷矩阵和因素贡献度分析 |
7.1.3 UGS-T4 完整性失效贡献因素分析 |
7.2 井筒完整性的量化分级评价方法 |
7.2.1 基于中心点法的井筒完整性评价方法 |
7.2.2 基于Monte-Carlo法的井筒完整性评价方法 |
7.3 UGS-T4 井筒完整性评价 |
7.3.1 UGS-T4 井筒结构的参数随机性分析 |
7.3.2 UGS-T4 井筒完整性评价 |
7.4 UGS井筒完整性评价软件开发 |
7.4.1 数字化井筒模块 |
7.4.2 测井资料解释及分层地应力计算模块 |
7.4.3 井筒周围地应力计算模块 |
7.4.4 井筒完整性评价模块 |
7.5 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 后续展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)水平井AICD完井流入动态与完井参数优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水平井控水完井技术研究现状 |
1.2.2 油藏渗流与井筒管流耦合流动研究现状 |
1.2.3 水平井完井参数优化研究现状 |
1.3 存在的主要问题 |
1.4 研究内容及技术路线 |
第2章 多级限流AICD结构设计及流场分析 |
2.1 问题的提出 |
2.2 多级限流AICD结构设计 |
2.3 基于CFD的 AICD流场分析 |
2.4 AICD结构参数优化 |
2.5 流体参数敏感性分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 AICD装置性能实验及流动规律研究 |
3.1 问题的提出 |
3.2 遇水膨胀材料的选择和性能测试 |
3.2.1 实验目的及实验条件 |
3.2.2 实验流程 |
3.2.3 实验结果及分析 |
3.3 AICD装置流动实验 |
3.3.1 实验目的 |
3.3.2 实验设备 |
3.3.3 实验流程 |
3.3.4 实验结果及分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 水平井AICD完井全过程流动机理研究 |
4.1 水平井筒油水两相流动模型 |
4.1.1 模型假设 |
4.1.2 流型转变准则 |
4.1.3 分散流动模型 |
4.1.4 分层流动模型 |
4.2 近井地带表皮系数模型 |
4.2.1 表皮系数通式推导 |
4.2.2 防砂控水筛管表皮系数模型 |
4.3 油藏渗流模型 |
4.3.1 模型假设 |
4.3.2 模型推导 |
4.4 耦合模型的建立及验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 水平井AICD完井参数优化设计 |
5.1 问题的提出 |
5.2 遗传优化算法 |
5.3 水平井AICD完井参数分段完井参数优化方法 |
5.3.1 水平井AICD完井优化设计 |
5.3.2 水平井AICD完井优化设计标准 |
5.3.3 遗传算法优化 |
5.4 水平井AICD完井参数优化设计实例 |
5.4.1 曹妃甸H1 井实例分析 |
5.4.2 北海油田S1 井实例分析 |
5.4.3 B1 井实例分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
附录A 本论文使用到的数学符号说明 |
致谢 |
个人简历 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
攻读博士学位期间参与的主要科研项目 |
学位论文数据集 |
(10)射流式减摩阻工具工作机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 减摩阻技术概述 |
1.2.1 摩阻影响因素 |
1.2.2 摩阻产生机理分析 |
1.2.3 减摩阻解决方案研究 |
1.3 减摩阻工具发展现状 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.4.1 技术路线 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 论文的创新点 |
第2章 射流式减摩阻工具结构设计与性能分析 |
2.1 射流式减摩阻工具结构设计 |
2.1.1 设计思路 |
2.1.2 结构组成 |
2.1.3 工作原理 |
2.2 射流式减摩阻工具性能分析 |
2.2.1 工作压降分析 |
2.2.2 减震器性能分析 |
2.2.3 算例分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 射流式减摩阻工具内部流场研究 |
3.1 数值模拟基本理论 |
3.2 计算域结构模型 |
3.3 网格划分 |
3.4 数值模拟设置 |
3.5 模拟结果与分析 |
3.5.1 速度场结果分析 |
3.5.2 压力场结果分析 |
3.5.3 分流中心点压力结果分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 考虑随机载荷作用的钻柱动力学研究 |
4.1 分析模型 |
4.1.1 模型假设 |
4.1.2 钻柱动力学模型 |
4.2 井壁摩擦随机性研究与动力学模型求解 |
4.2.1 井壁摩擦随机性研究 |
4.2.2 钻柱受力求解 |
4.3 振动减摩特性研究 |
4.4 算例分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 射流式减摩阻工具实验研究 |
5.1 射流式减摩阻工具加工与装配 |
5.1.1 射流振荡器装配 |
5.1.2 减震器装配 |
5.2 实验方案设计 |
5.2.1 实验目的 |
5.2.2 实验方案 |
5.3 实验仪器 |
5.4 室内台架实验 |
5.4.1 实验步骤 |
5.4.2 实验测试现场情况 |
5.5 实验数据采集与结果分析 |
5.5.1 压降测试 |
5.5.2 振动测试 |
5.5.3 位移测试 |
5.5.4 结果对比分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
四、考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算(论文参考文献)
- [1]水平气井井筒内温压规律及预测模型研究[D]. 蒋子恒. 长江大学, 2020(02)
- [2]页岩气水平井CO2压裂井筒温度场研究[D]. 吕欣润. 中国石油大学(北京), 2019(01)
- [3]井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究[D]. 屈俊波. 东北石油大学, 2019(01)
- [4]高含硫产水气井硫沉积动态预测[D]. 石建军. 西南石油大学, 2019(06)
- [5]页岩气水平井压裂井筒完整性研究[D]. 刘奎. 中国石油大学(北京), 2019(01)
- [6]页岩气压裂井套管载荷分析及变形机理研究[D]. 郭雪利. 中国石油大学(北京), 2019
- [7]基于DTS数据的底水气藏水平井产出剖面解释模型及实现[D]. 李亚辉. 西南石油大学, 2018(01)
- [8]基于Euler管流模型和多层界面模型的UGS井筒力学分析及完整性评价方法研究[D]. 刘铭刚. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [9]水平井AICD完井流入动态与完井参数优化研究[D]. 赵麟. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]射流式减摩阻工具工作机理研究[D]. 杨应林. 西南石油大学, 2018(02)