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大庆油田古龙页岩岩屑在幂律流体中的沉降阻力系数研究 被引量：1
1
作者 王庆 张佳伟 +3 位作者 孙铭浩 纪国栋 汪海阁 孙晓峰 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期54-60,共7页
大庆油田古龙页岩油开发大多采用长水平段水平井,但长水平段水平井钻井过程中,岩屑易在井筒内自由沉降而形成岩屑床,导致沉砂卡钻等井下故障,因此需要研究岩屑颗粒的沉降规律,优化钻井液性能及水力参数,确保井眼清洁。为此,利用可视化... 大庆油田古龙页岩油开发大多采用长水平段水平井,但长水平段水平井钻井过程中,岩屑易在井筒内自由沉降而形成岩屑床,导致沉砂卡钻等井下故障,因此需要研究岩屑颗粒的沉降规律,优化钻井液性能及水力参数,确保井眼清洁。为此,利用可视化的试验装置和高速摄像机,系统记录了试验中颗粒在幂律流体中的沉降行为,获得了196组球形颗粒和224组不规则形状岩屑在幂律流体中自由沉降的试验数据。采用一种依赖于沉降颗粒受力平衡的力学模型对试验数据进行统计分析,建立了幂律流体中球形颗粒阻力系数预测模型。在此基础上,引入二维形状描述参数,建立了幂律流体中不规则形状岩屑阻力系数预测模型。该模型预测准确性较高,平均相对误差仅6.93%,能够满足钻井工程中预测岩屑沉降速度的需求。 展开更多
关键词 页岩 岩屑沉降 阻力系数 幂律流体 井眼清洁 古龙凹陷 大庆油田
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页岩气水平井岩屑沉降规律仿真 被引量：2
2
作者 陈锟 夏成宇 +3 位作者 冯超 方永 王旭东 吴霁薇 《石油机械》 北大核心 2021年第11期1-9,共9页
现有针对岩屑运移的研究都是提取环空中某个位置的岩屑体积分数、岩屑速度及岩屑床厚度等,由于井筒岩屑不是均匀分布,不同截面提取结果差异较大,导致分析的准确性较低。为此,考虑环空底部井筒不同位置的岩屑量,基于欧拉液固两相流模型和... 现有针对岩屑运移的研究都是提取环空中某个位置的岩屑体积分数、岩屑速度及岩屑床厚度等,由于井筒岩屑不是均匀分布,不同截面提取结果差异较大,导致分析的准确性较低。为此,考虑环空底部井筒不同位置的岩屑量,基于欧拉液固两相流模型和SST k-ω模型,建立了三维井眼环空岩屑运移模型,在分析岩屑体积分数和岩屑速度的基础上,通过Fluent软件分析整个环空中岩屑质量,提出了环空内含有岩屑质量的量化方法,分析了幂律流体中钻杆转速、环空返速、岩屑粒径、机械钻速及偏心度等对环空内沉降的岩屑量的影响。分析结果表明:环空内的岩屑大部分位于低速区,少部分位于高速区,造成岩屑难以运移,钻杆转动比钻杆静止时环空内沉降的岩屑量要少;利用提高钻杆转速、减小岩屑粒径、增大钻井液排量及减小机械钻速等手段,可以有效减少环空内沉降的岩屑质量;同时通过减小钻杆偏心度可以增大环空上部高速区面积,减少岩屑的沉积。所得结论对水平井和大位移井环空内井筒清洁和高效作业具有指导意义。 展开更多
关键词 水平井 岩屑沉降 岩屑运移 岩屑速度 体积分数 机械钻速 岩屑粒径
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油气钻井岩屑沉降阻力计算模型 被引量：2
3
作者 孙晓峰 张克博 +3 位作者 陈烨 曲晶瑀 汤捷 屈俊波 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期94-102,共9页
油气钻井过程中,破碎的岩屑在井筒钻井液中存在着自由沉降的现象,为了防止和避免岩屑沉积造成沉砂卡钻等井下安全事故,需要研究岩屑颗粒的沉降规律、预测岩屑沉降的末速度。为此,基于Stokes定律和Newton-Rittinger模型,提出了黏性阻力... 油气钻井过程中,破碎的岩屑在井筒钻井液中存在着自由沉降的现象,为了防止和避免岩屑沉积造成沉砂卡钻等井下安全事故,需要研究岩屑颗粒的沉降规律、预测岩屑沉降的末速度。为此,基于Stokes定律和Newton-Rittinger模型,提出了黏性阻力占比系数与压差阻力占比系数的概念,应用最小二乘法对实验数据回归得到阻力占比系数方程,分别推导出岩屑颗粒在牛顿流体与幂律流体中沉降时非斯托克斯区域的阻力计算模型,并通过该模型依据沉积实验数据对岩屑颗粒的沉降末速度进行计算和分析。研究结果表明:(1)岩屑颗粒在幂律流体中沉降时,所受到的黏性阻力和压差阻力不仅与颗粒雷诺数相关,而且还与流性指数及稠度系数相关;(2)岩屑颗粒在牛顿流体中沉降,当颗粒雷诺数小于2.944 6时黏性阻力大于压差阻力,当颗粒雷诺数大于2.944 6时压差阻力大于黏性阻力;(3)颗粒雷诺数小于1.11时岩屑沉降主要考虑黏性阻力,颗粒雷诺数介于1.11~500时岩屑沉降受到黏性阻力与压差阻力的共同作用,颗粒雷诺数大于500时压差阻力在岩屑沉降中占主导作用。结论认为,借助于该计算模型,当钻井液为牛顿流体时,可以预测颗粒雷诺数介于0~105的岩屑沉降末速度;当钻井液为幂律流体时,可以预测颗粒雷诺数介于0~105、流性指数介于0.062 3~1的岩屑沉降末速度;上述范围能够满足钻井工程中对于岩屑沉降速度进行预测的需求。 展开更多
关键词 油气钻井 井筒钻井液 岩屑沉降 速度预测 黏性阻力 压差阻力 阻力系数 牛顿流体 幂律流体
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气体钻井稳定器设计及结构参数对工具性能的影响 被引量：1
4
作者 祝效华 孙超 刘少胡 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期877-881,共5页
针对气体钻水平井中岩屑在下井壁滞留和聚集的问题,设计了一种气体钻井专用稳定器,所设计的新型结构可避免稳定器处发生沉屑卡钻或减少其发生几率。基于气-固两相流理论和数值模拟技术,提出了稳定器工作性能优劣的评价指标,并研究了稳... 针对气体钻水平井中岩屑在下井壁滞留和聚集的问题,设计了一种气体钻井专用稳定器,所设计的新型结构可避免稳定器处发生沉屑卡钻或减少其发生几率。基于气-固两相流理论和数值模拟技术,提出了稳定器工作性能优劣的评价指标,并研究了稳定器结构参数(流道入出口径、槽深、窄流道位置、螺旋度、螺旋棱轴向长度、螺旋棱形状)对稳定器工作性能的影响。研究表明:在气体循环介质条件下,结构参数对稳定器的工作性能影响很大,燕尾槽形的流道入出口和零端面厚度的螺旋棱导流坡面复合结构可以有效解决稳定器入、出口端的岩屑粒子反射和沉降问题。直径为215.9mm稳定器可用于气体钻井,特别是气体钻水平井中,提出的工作性能评价方法和研究结论可指导其他规格气体钻井稳定器的设计。 展开更多
关键词 气体钻井 钻具稳定器 结构参数 岩屑沉降 卡钻
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