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椭圆形井眼环空压力梯度预测与影响因素分析 被引量：8
1
作者 王江帅 李军 +3 位作者 柳贡慧 赵贺谦 吴雪婷 邹韵 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2018年第5期14-18,共5页
井筒压力梯度的准确预测是井底压力精确控制的必要条件,其有利于减小井下复杂情况的发生。常规的压力梯度模型建立在井眼是圆形的基础上。然而,由于非均匀地应力的影响,实际井眼常常为椭圆形状,椭圆形井眼环空流动规律与圆形环空流动规... 井筒压力梯度的准确预测是井底压力精确控制的必要条件,其有利于减小井下复杂情况的发生。常规的压力梯度模型建立在井眼是圆形的基础上。然而,由于非均匀地应力的影响,实际井眼常常为椭圆形状,椭圆形井眼环空流动规律与圆形环空流动规律有着显著不同。基于流体力学的基本方程,笔者引入了有效水力直径,建立了椭圆形井眼环空流动的压降模型。研究表明,随着椭圆井眼尺寸比的增大,环空平均流速减小,压力梯度也随之减小;并且椭圆井眼尺寸比越大,环空环形方向高、低流速区域分级现象越加明显。另外,与CFD软件模拟结果相比,该模型的误差在±10%以内。影响因素分析表明,其他条件不变时,椭圆形井眼环空井筒压力梯度随流量、流体动切力和稠度系数的增大基本呈线性形式增大,而随流性指数的增大基本呈指数形式增大,模型能够用来计算椭圆形井眼的井筒压力。 展开更多
关键词 压力梯度 椭圆形井眼 有效水力直径 压降模型 CFD软件
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椭圆井眼偏心环空赫巴流体平板层流模型 被引量：6
2
作者 徐生江 刘可成 +3 位作者 姚旭洋 周俊 王贵 汤明 《石油机械》 北大核心 2020年第12期27-34,共8页
在定向井和水平井钻井过程中,由于岩石和地应力的各向异性,易形成非规则圆形井眼,导致井底压力难以准确预测。鉴于此,建立了基于平板层流假设的椭圆井眼偏心环空赫巴流体层流流动压降模型,开展了椭圆井眼偏心环空赫巴流体层流流动CFD仿... 在定向井和水平井钻井过程中,由于岩石和地应力的各向异性,易形成非规则圆形井眼,导致井底压力难以准确预测。鉴于此,建立了基于平板层流假设的椭圆井眼偏心环空赫巴流体层流流动压降模型,开展了椭圆井眼偏心环空赫巴流体层流流动CFD仿真模拟,并利用仿真结果对平板模型进行验证,同时系统分析了环空几何参数、流体流变参数和流量等对压降梯度的影响规律。分析结果表明:压降梯度随流量、屈服值和稠度系数的增大呈拟线性或线性增加,随环空内外径之比和流性指数呈指数性增大,随井眼长短轴之比和偏心率的增大而降低;椭圆井眼对压降影响大于圆形井眼;平板模型预测结果与CFD模拟结果符合较好,误差仅为±5%。建立的椭圆井眼偏心环空平板层流模型为准确便捷预测椭圆井眼中的井底压力提供了理论依据。 展开更多
关键词 椭圆井眼 偏心环空 赫巴流体 平板模型 层流流动
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幂律流体在椭圆井眼同心环空中螺旋层流流动压降
3
作者 汤明 郭欣钰 +3 位作者 谢玉森 赵晨敏 敬亚东 何世明 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期586-594,共9页
环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础,能够有效防止井漏、溢流,甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础,未考虑井眼形状不规则的影响;由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性,易形成椭圆形井眼。以流... 环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础,能够有效防止井漏、溢流,甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础,未考虑井眼形状不规则的影响;由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性,易形成椭圆形井眼。以流体动力学为基础,建立椭圆井眼中幂律流体螺旋层流流动压降数值模型,利用流体力学仿真结果和实验结果对数值模型进行验证;以数值模型为基础,开展流动压降影响因素分析,明确不同参数对流动压降的影响规律;采用最小二乘法建立无量纲压力梯度拟合模型。研究结果表明,数值模型与仿真模拟和实测结果误差介于±5%。压力梯度随流体稠度系数的增加呈线性增大,随流体流性指数和环空内外径比率增大呈指数数型增大,随轴向平均速度增大呈对数型增大,随椭圆长短轴之比和内管转速增大呈指数型降低。无量纲压力梯度几乎不随流体稠度系数的变化而变化,拟合模型与数值模型误差仅为±5%。适用参数范围为0.8 m/s≤v_x≤1.4 m/s,40 r/min≤ω≤120 r/min,0.5≤K_d≤0.8,1.0≤η≤1.2和0.5≤n≤0.8。椭圆井眼同心环空螺旋层流无量纲压力梯度拟合模型能够实现流动压降的准确便捷预测。 展开更多
关键词 椭圆井筒 同心环空 螺旋层流 数值模型 拟合模型
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考虑井筒变形的深层射孔井岩石破裂压力计算模型 被引量：4
4
作者 任岚 蒋豪 +3 位作者 赵金洲 吴建军 林然 李洋 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期64-73,共10页
为了准确预测井筒变形下岩石破裂压力和研究水力射孔参数对其的影响,基于保角变换方法和断裂力学理论,推导了射孔孔眼尖端应力强度因子,建立了射孔椭圆井筒岩石破裂压力计算模型。通过理论计算与实验结果对比,验证了模型的可靠性,并基... 为了准确预测井筒变形下岩石破裂压力和研究水力射孔参数对其的影响,基于保角变换方法和断裂力学理论,推导了射孔孔眼尖端应力强度因子,建立了射孔椭圆井筒岩石破裂压力计算模型。通过理论计算与实验结果对比,验证了模型的可靠性,并基于该模型分析了井筒变形程度、射孔参数对岩石破裂压力的影响。结果表明:非变形井筒状态下所预测的破裂压力偏高,随着井筒变形程度的增加,岩石破裂压力降低;射孔方位角控制在20°以内,有利于裂缝起裂和减小近井裂缝弯曲度;随着射孔深度的增加,裂缝起裂角增加,岩石破裂压力降低且幅度逐渐减小。综合考虑降低破裂压力和避免近井裂缝弯曲率过大这两方面因素,推荐最优射孔深度为井筒尺寸的1.5~2.0倍。该模型为射孔椭圆井筒岩石破裂压力计算提供了新的手段。 展开更多
关键词 水力压裂 定向射孔 井筒变形 椭圆井筒 破裂压力
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椭圆井眼同心环空赫巴流体流动规律研究及压降计算简化模型 被引量：3
5
作者 张洁 汤明 +2 位作者 蒋振新 甘一风 曾德智 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期156-162,共7页
因岩石和地应力的非均匀性易形成椭圆井眼,导致现有规则圆形井眼环空流动模型存在较大误差。为明确椭圆井眼同心环空赫巴流体流动规律,建立了解析模型和Fluent仿真模型,分析椭圆井眼对环空流速和压降梯度的影响规律;通过修正水力直径和... 因岩石和地应力的非均匀性易形成椭圆井眼,导致现有规则圆形井眼环空流动模型存在较大误差。为明确椭圆井眼同心环空赫巴流体流动规律,建立了解析模型和Fluent仿真模型,分析椭圆井眼对环空流速和压降梯度的影响规律;通过修正水力直径和引入有效黏度的方法建立了椭圆井眼同心环空压降计算简化模型,实现流动压降的准确快速预测,并利用解析模型、仿真模型和实测结果对简化模型有效性进行验证。结果表明:当流量一定时,轴向平均流速和最大流速随椭圆长短轴轴长比值的增大呈线性和指数型增加;无量纲压降梯度随椭圆长短轴轴长比值增大呈线性增加;简化模型与仿真模型、解析模型和实测结果均吻合较好,误差分别为±8%、±5%和±5%。研究成果为椭圆井眼同心环空流动压降准确快速预测提供了理论支撑。 展开更多
关键词 压力预测 椭圆井眼 同心环空 赫巴流体 层流流动 环空压降
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脆性泥页岩椭圆形井眼坍塌规律分析 被引量：1
6
作者 刘海龙 张磊 +2 位作者 谢涛 张启龙 林家昱 《石油机械》 北大核心 2020年第5期28-33,共6页
脆性泥页岩在钻井过程中受到钻头机械碰撞等容易造成井壁部分崩落,井眼形状偏离理想的圆形,按照圆形井眼研究地层坍塌规律会带来一定误差。为此,将真实井眼近似为椭圆形状,分析得到井壁应力分布模型,利用"弹性-应变软化-塑性"... 脆性泥页岩在钻井过程中受到钻头机械碰撞等容易造成井壁部分崩落,井眼形状偏离理想的圆形,按照圆形井眼研究地层坍塌规律会带来一定误差。为此,将真实井眼近似为椭圆形状,分析得到井壁应力分布模型,利用"弹性-应变软化-塑性"模型预测井壁坍塌压力,对影响脆性泥页岩直井井壁坍塌失稳因素进行敏感性分析,并利用有限元软件建模分析椭圆形井眼的塑性损伤破坏特性。研究结果表明:与常规圆形井眼相比,椭圆形井眼坍塌压力较高,且由于椭圆长轴端点处周向应力集中程度随椭圆度增加而增大,椭圆形井眼坍塌压力也随椭圆度的增大而进一步提高;脆性泥页岩塑性损伤破坏表现为局域化的破坏断裂带形式,而不是相对均匀的塑性区。研究结果对更好地认识脆性泥页岩的坍塌失稳机理有一定的指导意义。 展开更多
关键词 脆性泥页岩 椭圆形井眼 坍塌失稳规律 应变软化 椭圆度
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气体钻井椭圆井眼应力分布规律研究 被引量：1
7
作者 徐力群 石祥超 +2 位作者 孟英峰 刘厚彬 唐斌 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2016年第1期42-45,8,共4页
利用复变函数方法对椭圆井眼井壁附近岩石的应力分布模型进行求解,研究了气体钻井条件下椭圆井眼的扩径机理。结果表明,在气体钻井过程中椭圆井眼井壁岩石受到周向应力影响较大,受到的径向应力和切向应力影响较小。在最小水平主应力方... 利用复变函数方法对椭圆井眼井壁附近岩石的应力分布模型进行求解,研究了气体钻井条件下椭圆井眼的扩径机理。结果表明,在气体钻井过程中椭圆井眼井壁岩石受到周向应力影响较大,受到的径向应力和切向应力影响较小。在最小水平主应力方向上椭圆井眼附近岩石受到的周向应力最大,径向应力最小;在最大水平主应力方向上椭圆井眼附近岩石受到的周向应力最小,并且井眼附近岩石受到的切向应力状态发生改变,由压缩状态变为拉伸状态;径向应力在井眼一定范围内保持最大值。此外,随着椭圆长短轴之比变大,最小水平主应力方向上椭圆井壁处的周向应力快速变大,井壁处应力集中加剧,最大水平主应力方向上周向应力快速变小,井壁处应力集中减弱。 展开更多
关键词 气体钻井 椭圆井眼 复变函数 应力分布 长短轴比
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