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煤層氣水平井鉆井中大顆粒巖屑流固耦合運(yùn)移仿真研究

發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 06:27
  中國(guó)的煤層氣資源非常豐富,煤層氣的開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義,必須充分發(fā)揮煤層氣資源的安全、能源和環(huán)境效益。為了提高我國(guó)的煤層氣開(kāi)采效益,煤層氣水平井鉆井技術(shù)被廣泛應(yīng)用。在煤層氣水平井的鉆井過(guò)程中,巖屑運(yùn)移效果的好壞是影響鉆井安全的一個(gè)非常重要的因素。在井眼環(huán)空巖屑濃度處于一定范圍時(shí),水平井的鉆井施工作業(yè)才能安全進(jìn)行,否則會(huì)引起諸多安全問(wèn)題,如卡鉆和井壁坍塌等。而大顆粒巖屑會(huì)影響井眼中的巖屑運(yùn)移,故進(jìn)行煤層氣鉆井過(guò)程中的大顆粒巖屑運(yùn)移規(guī)律的分析研究十分必要。本論文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)煤層氣鉆井過(guò)程中的巖屑產(chǎn)生機(jī)理和運(yùn)移模型進(jìn)行了分析總結(jié),對(duì)巖屑顆粒進(jìn)行了受力分析并引入形狀系數(shù)對(duì)其受力公式進(jìn)行了修正,建立了巖屑顆粒各方向的運(yùn)動(dòng)方程。通過(guò)對(duì)各模型的對(duì)比分析,選擇計(jì)算流體力學(xué)與離散單元法的耦合的方法模擬大顆粒巖屑的運(yùn)移規(guī)律,對(duì)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬計(jì)算并且對(duì)比結(jié)果,驗(yàn)證了本文模擬方法的適用性和準(zhǔn)確性。首先,針對(duì)單個(gè)不同形狀的大顆粒巖屑的運(yùn)移情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得到了不同形狀的單個(gè)大顆粒巖屑的運(yùn)移規(guī)律及其對(duì)井壁的侵蝕和井壁穩(wěn)定性的影響。然后,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鉆井的參數(shù)數(shù)據(jù),模擬水平... 

【文章來(lái)源】:中國(guó)石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究思路及方法
第二章 大顆粒巖屑在鉆井液中的受力分析
    2.1 巖屑產(chǎn)生機(jī)理分析
        2.1.1 鉆井殘留巖屑
        2.1.2 井壁穩(wěn)定性差產(chǎn)生巖屑
        2.1.3 基質(zhì)破裂產(chǎn)生巖屑
    2.2 巖屑顆粒的幾何特征
    2.3 巖屑顆粒受力分析
    2.4 巖屑顆粒的運(yùn)動(dòng)方程
第三章 單個(gè)大顆粒巖屑在井眼環(huán)空的運(yùn)移規(guī)律研究
    3.1 理論模型與方法
        3.1.1 離散單元法
        3.1.2 CFD-DEM耦合
    3.2 耦合數(shù)學(xué)模型的建立
    3.3 方法驗(yàn)證
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)物理模型
        3.3.2 對(duì)比驗(yàn)證
    3.4 單個(gè)大顆粒巖屑的運(yùn)移模擬分析
        3.4.1 模擬方法
        3.4.2 耦合模擬結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 大顆粒巖屑的幾何形狀對(duì)巖屑運(yùn)移規(guī)律的影響
    4.1 水平井環(huán)空模型建立與參數(shù)設(shè)置
    4.2 不同形狀大顆粒巖屑對(duì)巖屑運(yùn)移的影響分析
        4.2.1 環(huán)空流場(chǎng)分析
        4.2.2 不同形狀大顆粒巖屑對(duì)井壁影響分析
        4.2.3 不同形狀大顆粒巖屑對(duì)巖屑運(yùn)移速度的影響分析
    4.3 大顆粒片狀巖屑的厚度對(duì)巖屑運(yùn)移的影響
        4.3.1 大顆粒片狀巖屑的厚度對(duì)大顆粒自身運(yùn)移速度的影響
        4.3.2 大顆粒片狀巖屑的厚度對(duì)小顆粒運(yùn)移速度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 大顆粒巖屑含量對(duì)巖屑運(yùn)移的影響及臨界粒徑
    5.1 巖屑運(yùn)移效果的評(píng)價(jià)方法
    5.2 大顆粒巖屑含量對(duì)巖屑運(yùn)移的影響分析
        5.2.1 模擬方法及參數(shù)設(shè)置
        5.2.2 大顆粒片狀巖屑的不同含量對(duì)巖屑運(yùn)移效果的影響
        5.2.3 大顆粒片狀巖屑的不同含量對(duì)井壁的影響分析
    5.3 不同鉆井液排量下排采直井洞穴處巖屑運(yùn)移的臨界粒徑
        5.3.1 排采直井洞穴技術(shù)
        5.3.2 排采直井洞穴模型建立與參數(shù)設(shè)置
        5.3.3 洞穴處不同鉆井液排量下的臨界粒徑計(jì)算結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]煤層氣水力壓裂縫內(nèi)變密度支撐劑運(yùn)移規(guī)律[J]. 楊尚諭,楊秀娟,閆相禎,許建國(guó),樊恒.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(12)
[2]中國(guó)煤層氣鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王益山,王合林,劉大偉,袁孟雷,蔣海濤.  天然氣工業(yè). 2014(08)
[3]基于離散單元法的篩管內(nèi)煤灰顆粒通過(guò)性分析[J]. 黃中偉,李根生,王開(kāi)龍,申瑞臣,閆相禎,金磊,邸飛.  煤炭學(xué)報(bào). 2012(12)
[4]流固耦合作用下含水層地下儲(chǔ)氣庫(kù)天然氣注采運(yùn)移規(guī)律研究"[J]. 王保輝,閆相禎,劉曉東,楊秀娟.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(09)
[5]煤層氣裸眼洞穴完井造成的應(yīng)力集中帶與煤粉產(chǎn)出的關(guān)系[J]. 王慶偉,曹代勇,王佟.  煤田地質(zhì)與勘探. 2013(06)
[6]充氣欠平衡鉆水平井井眼凈化規(guī)律研究[J]. 李小林,李皋,宋巍,崔廣亮,陳佳,唐斌.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(24)
[7]大斜度井段小尺寸巖屑臨界再懸浮速度力學(xué)模型[J]. 陳修平,王明波,仲冠宇.  斷塊油氣田. 2013(04)
[8]欠平衡鉆進(jìn)技術(shù)在煤層氣水平井施工中的應(yīng)用[J]. 張才,袁魁,易銘.  中國(guó)煤炭地質(zhì). 2013(07)
[9]煤層氣勘探開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J]. 吳仕貴,趙培華,曹代功,何麗萍.  中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化. 2013(05)
[10]我國(guó)煤層氣勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 秦勇,袁亮,胡千庭,葉建平,胡愛(ài)梅,申寶宏,程遠(yuǎn)平,何學(xué)秋,張遂安,李國(guó)富,張群.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2012(10)

博士論文
[1]基于離散單元法氣力輸送的數(shù)值模擬研究[D]. 匡世波.東北大學(xué) 2009

碩士論文
[1]水平井巖屑運(yùn)移規(guī)律研究[D]. 宋巍.西南石油大學(xué) 2013
[2]基于DEM的立式干燥機(jī)顆粒流仿真模擬研究[D]. 楊杰.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[3]受限空間瓦斯爆炸傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究[D]. 白岳松.太原理工大學(xué) 2012
[4]大位移大斜度井井眼凈化研究[D]. 劉雙亮.長(zhǎng)江大學(xué) 2012
[5]水平井環(huán)空泡沫攜巖流動(dòng)規(guī)律研究[D]. 袁照永.中國(guó)石油大學(xué) 2009
[6]傾斜井眼內(nèi)巖屑運(yùn)移的數(shù)值計(jì)算與清巖工具設(shè)計(jì)流場(chǎng)計(jì)算[D]. 鹿傳世.中國(guó)石油大學(xué) 2008



本文編號(hào):2904623

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