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水平井巖屑運移數(shù)值模擬研究

2015-06-02 20:16:43諶柯宇
科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2015年8期

諶柯宇

摘 要:隨著石油鉆采工藝不斷發(fā)展,水平井鉆井在世界范圍內(nèi)全面展開,已成為現(xiàn)代油氣勘探開發(fā)的重要手段。由于水平井的井斜角大,巖屑在運移過程中容易形成巖屑床,而巖屑床清除比較困難。針對目前存在的問題,采用計算流體力學(xué)仿真模擬技術(shù)對不同巖屑粒徑下巖屑運移進行了研究。結(jié)果表明:巖屑粒徑的增大,移動巖屑床速度和懸浮巖屑體積分數(shù)基本保持不變,懸浮巖屑運移速度及固定巖屑床體積分數(shù)呈下降趨勢,環(huán)空下部巖屑床高度增加,堆滿了下環(huán)空,單位體積內(nèi)巖屑所占比重下降,導(dǎo)致了移動巖屑床體積分數(shù)先增大后減小。建議在某些井段使用低鉆速牙輪鉆進,以此控制巖屑粒徑在2mm以內(nèi),降低巖屑清洗難度。

關(guān)鍵詞:水平井鉆井 巖屑運移 數(shù)值模擬

中圖分類號:TE21 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)03(b)-0027-01

水平井鉆井在油氣田開發(fā)過程中應(yīng)用廣泛,可提高產(chǎn)能,降低成本。井眼凈化是水平井關(guān)鍵技術(shù)之一,由于井斜角為90 °,巖屑運移過程中容易形成巖屑床,造成井眼清洗困難,井眼凈化不好可導(dǎo)致嚴重的鉆井事故。在水平井中,巖屑粒徑大小之間影響鉆井液攜巖難度大小。該文通過流場仿真揭示粒徑大小對井眼清洗的影響。

1 水平井環(huán)空流場數(shù)值模型

建立水平井環(huán)空流場模型,在重力作用下,鉆柱存在偏心。考慮到在鉆井工程中,實際的鉆柱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,為了便于對環(huán)空進行數(shù)值計算。針對其空間結(jié)構(gòu)進行簡化和假設(shè):(1)忽略環(huán)空溫度、井底產(chǎn)氣產(chǎn)水對鉆井液流動的影響;……

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