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超深井钻井水力参数优化设计研究

作　者: 曹向峰
导　师: 管志川；韩来聚
学　校: 中国石油大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 超深井温度压力循环压耗水力设计
分类号: TE22
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着世界能源需求的增加和石油工业的发展,深井、超深井已成为油气开发的重要途径。高温高压环境下的超深井钻井,面临着很多困难,其中最主要因素就是水力能量利用率低。由于超深井钻井中温度、压力对钻井液密度、流变性的影响已不能忽略,因此钻井液密度也不再是一个常数,钻井液流变性变化也较大。为解决水力能量利用率低的问题,需要建立高温高压钻井液密度和流变模式,才能得出准确的循环压耗,最大限度地提高水力能量利用效率。本文针对上述问题,进行了温度、压力对水基钻井液密度和流变性影响研究,在此基础上,建立了超深井钻井循环压耗计算模型,进行了水力参数设计研究,取得的主要成果和结论包括:(1)温度、压力对钻井液密度及流变性的影响研究结果表明,其对不同钻井液体系的影响系数是不同。(2)进行了温度、压力对钻井液密度影响及流变性影响研究,温度、压力对钻井液密度影响较大;影响钻井液流变性的主要因素是温度,温度升高,钻井液塑性粘度下降。(3)建立了考虑温度、压力效应的超深井钻井循环压耗计算模型,计算结果与现场试验对比,误差范围在3%以内。(4)进行了超深井钻井水力参数设计研究,超深井水力参数设计应该采用最小排量法进行设计。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-10
第二章国内外研究现状  10-14
  2.1 温度、压力对密度影响  11-12
  2.2 温度、压力对钻井液流变性的影响  12-13
  2.3 钻井循环压耗模型  13-14
第三章钻井液高温高压密度特性  14-22
  3.1 温度和压力对钻井液密度影响的理论分析  14-15
    3.1.1 膨胀性  14
    3.1.2 压缩性  14-15
    3.1.3 密度与温度和压力的关系  15
  3.2 实验装置和实验方法  15-17
    3.2.1 密度测试原理  15-16
    3.2.2 实验装置  16
    3.2.3 试验条件及方法  16-17
  3.3 实验结果及分析  17-18
    3.3.1 基本性能测试  17
    3.3.2 压力、温度影响研究  17-18
  3.4 高温高压井钻井液的当量密度模型  18-21
  3.5 本章小结  21-22
第四章钻井液高温高压流变性  22-28
  4.1 实验装置和方法  22-23
  4.2 流变模式  23
  4.3 实验结果及分析  23-26
  4.4 预测井下钻井液流变特性的数学模型  26-27
  4.5 本章小结  27-28
第五章超深井钻井循环压耗计算  28-41
  5.1 循环系统压力损耗计算基础  28-31
  5.2 超深井循环压耗模型研究  31-34
    5.2.1 地面管汇压耗  31-32
    5.2.2 确定钻具内的钻井液计算压耗  32
    5.2.3 确定环空内的钻井液计算压耗  32-34
  5.3 超深井钻井压耗验证  34-40
  5.4 本章小结  40-41
第六章超深井水力参数设计原理及步骤  41-46
  6.1 超深井喷射钻井的可行性研究  41-43
    6.1.1 超深井钻井液特点  41
    6.1.2 超深井喷射钻井可行性条件  41-42
    6.1.3 超深井喷射钻井原理研究  42-43
  6.2 超深井水力参数设计步骤  43-45
    6.2.1 深井水力参数设计方案  43-45
    6.2.2 水力设计程序及措施  45
  6.3 本章小结  45-46
结论和建议  46-47
参考文献  47-49
攻读硕士学位期间取得的学术成果  49-50
致谢  50

超深井钻井水力参数优化设计研究

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