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水泥浆环空流动数值模拟及固井质量控制方法研究

专 业: 油气井工程
关键词: 宾汉流体 螺旋流场 数值模拟 有限元 固井 模糊数学
分类号: TE21
形 态: 共 116 页 约 75,980 个字 约 3.634 M内容
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内容摘要


该文为胜利油田承担的中石化重点攻关项目“多底井分支井钻采配套技术”中的部分研究内容。

首先对胜利油田分支水平井塑性水泥浆体系进行了流变测量,结果表明用宾汉流变模式描述其流变规律,比较适合具体情况。

其次,从理论上分析了以前研究工作中的不足,并建立了由螺旋流道扶正器诱导的环空螺旋流场数值计算的控制方程。

在湍流条件下,通过分析给出了偏心环空螺旋流场采用代数雷诺应力模型来封闭使湍流运动控制方程组。

通过对215。

9mm×139。

7mm和117。

5mm×88。

9mm环空结构的水泥浆流动进行数值模拟,得到了螺旋扶正器后环空流动速度分布、偏心环空流动速度分布及压降变化规律。

建立了套管扶正器安放间距的有限元算法。

运用模糊数学的多级综合评判理论,建立了一套评判影响固井质量的主次因素实用方法。

最后,通过室内实验和理论模型在胜利油田49口开发井和第一口分支水平井(桩1-支平1井)上的应用……

全文目录


文摘
英文文摘
1绪论
1.1问题的提出
1.2国内外的研究概况
1.3本文的研究目的和主要研究内容
1.3.1研究目的
1.3.2研究内容
2水泥浆环空流动规律理论分析
2.1水泥浆的流变特性
2.1.1实验仪器
2.1.2不同温度下流变曲线的拟合
2.1.3不同温度下粘度与剪切速率的关系
2.2层流条件下由套扶螺旋流道诱导的环空水泥浆流动规律
2.3湍流条件下由套扶螺旋流道诱导的环空水泥浆流动规律
本章小结
3水泥浆环空流动数值模拟
3.1环空粘性不可压流体运动的有限元法算法简介
3.1.1算法概述
3.1.2计算步骤
3.1.3算法的实验验证
3.2螺旋套扶流道诱导的环空流场数值模拟
3.2.1 215.9mm× 139.7mm环空流场数模分析
3.2.2 117.5mm×88.9mm环空流场数模分析
3.3偏心环空水泥浆流动数值模拟
3.3.1 215.9×139.7mm偏心环空数值模拟
3.3.2 117.5×88.9mm偏心环空数值模拟
本章小结
4水泥浆驱替界面稳定性研究
4.1重力不稳定性分析
4.2惯性不稳定性分析
4.3偏心引起驱替界面不稳定性的实验研究
4.3.1实验装置
4.3.2实验方法
4.3.3实验结果及分析
本章小结
5套管扶正器安放间距的有限元计算
5.1套管串居中度的概念
5.2带扶正器的套管结构力学模型的建立
5.2.1国内外的研究现状
5.2.2基本假定
5.2.3模型的处理方法
5.2.4扶正器间距的确定方法
5.2.5坐标系
5.3套管结构的有限元解法
5.3.1局部坐标系的刚度方程式
5.3.2坐标变换矩阵
5.3.3整体坐标系的刚度方程式
5.3.4整体结构的刚度方程式及其解法
5.4数值计算结果分析
5.5中空刚性套管扶正器
本章小结
6模糊数学在固井质量分析中的应用
6.1综合评判方法
6.2多级综合评判
6.3三级综合评判模型的建立
6.3.1综合评判因素指标集的建立
6.3.2初级评判
6.3.2第二级综合评判
6.3.3第三级综合评判
本章小结
7理论模型在胜利油田的应用
7.1 3#配方水泥浆体系的应用情况
7.2在桩卜支平1井上的应用情况
7.2.1套管扶正器的安放间距
7.2.2顶替界面稳定性的考虑
7.2.3固井质量的控制
7.2.4最终固井质量的评价
本章小结
8结论与建议
参考文献
附录1
附录2
附录3
附录4
附录5
附录6
附录7

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中图分类: > TE21 > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井理论

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