油氣井流體力學(xué)教學(xué)課件PPT 固液兩相流動(dòng).ppt

第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),顆粒沉降速度 牛頓流體 非牛頓流體 鉆井液的攜帶能力 Moore關(guān)系式 Chien模式 Walker和Mayes關(guān)系式 巖屑傳輸率 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型 巖屑運(yùn)移機(jī)理 兩層運(yùn)移模型 巖屑床厚度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?實(shí)驗(yàn)研究,主要內(nèi)容,1,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),兩層不穩(wěn)定運(yùn)移模型 模型假設(shè) 與時(shí)間相關(guān)方程的建立 差分離散 計(jì)算結(jié)果 Chien模式 Walker和Mayes關(guān)系式 三層穩(wěn)定運(yùn)移模型 幾何模型 數(shù)學(xué)模型的建立 傳輸方式和通用方程 模擬結(jié)果,主要內(nèi)容,2,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,重力W、浮力Fbo和粘性阻力F平衡,粘性阻力F與球形顆粒的沉降速度之間的關(guān)系(stokes),則顆粒沉速為：,適用于雷諾數(shù)小于0.1的流動(dòng),（工程單位）,3,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,對(duì)于雷諾數(shù)大于0.1的流動(dòng)，引入摩擦系數(shù)的概念：,顆粒沉降速度公式可用于雷諾數(shù)小于0.1的情況。,4,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,5,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,例1 鉆井液的密度為8.33lbm/gal，粘度為1cp，含沙量約為1%（體積分?jǐn)?shù)）。如果鉆井液停止循環(huán)30分鐘，將有多少砂礫沉降到井底？假定砂礫的平均粒徑為0.0025in，圓球度為0.81，比重為2.6,沙礫沉降物的孔隙度為0.4 。 解：,6,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,7,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.1 牛頓流體,例1 鉆井液的密度為8.33lbm/gal，粘度為1cp，含沙量約為1%（體積分?jǐn)?shù)）。如果鉆井液停止循環(huán)30分鐘，將有多少砂礫沉降到井底？假定砂礫的平均粒徑為0.0025in，圓球度為0.81，比重為2.6,沙礫沉降物的孔隙度為0.4 。 解：,=,如果鉆井液停止循環(huán)30min，井筒下方沉降的沙礫高度為303ft。如果那么井底沙礫沉降物的高度為：,8,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.2 非牛頓流體,9,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.2 非牛頓流體,微粒直徑必須大于,例2 泥漿密度為9lbm/gal，膠凝作用力為5lbm/100sqft，沙礫比重為2.6。試計(jì)算能在鉆井液中懸浮的沙礫的最大直徑。,10,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.4 Moore關(guān)系式,非牛頓流體,牛頓流體,11,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.4 Moore關(guān)系式,當(dāng)流核雷諾數(shù)3時(shí)，流體處于層流狀態(tài)，,對(duì)于過渡流雷諾數(shù)，,12,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.5 Chien模式,對(duì)于聚合物鉆井液：,對(duì)于粘土在水中懸浮問題，推薦使用塑性粘度代替表觀粘度。在顆粒雷諾數(shù)小于100時(shí)：,13,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.6 Walker和Mayes關(guān)系式,Walker和Mayes提出了用磨擦系數(shù)來(lái)求滑脫速度的關(guān)系式，適用于圓片。,顆粒雷諾數(shù)大于100時(shí)，認(rèn)為流動(dòng)模式是紊流，并假定f=1.12，則：,14,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第一節(jié) 顆粒沉降速度,1.6 Walker和Mayes關(guān)系式,雷諾數(shù)小于100時(shí),則用于確定顆粒雷諾數(shù)的表觀粘度由下式得到：,15,與,=刻度盤讀數(shù) 1.066,=電機(jī)速度 1.03,第二節(jié) 巖屑傳輸率,巖屑向地面運(yùn)移的速度為流體流動(dòng)速度和顆粒沉降速度之差。 傳輸速度：顆粒相對(duì)于地面移動(dòng)的速度,傳輸率為傳輸速度與平均環(huán)空返速之比：,傳輸率為正值時(shí)，巖屑被攜帶到地面。當(dāng)顆粒沉降速度為零時(shí)，巖屑平均速率與平均環(huán)層速率相等，巖屑傳輸率為整數(shù)。隨著顆粒沉降速度的增加，傳輸率減小，巖屑在環(huán)空向地面?zhèn)鬏斖局袧舛仍龃?。所以，巖屑傳輸率是鉆井液攜巖能力的量度。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),16,第二節(jié) 巖屑傳輸率,預(yù)測(cè)巖屑傳輸率的各種方法對(duì)比,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),17,第二節(jié) 巖屑傳輸率,各種方法預(yù)測(cè)巖屑傳輸效率的誤差直方圖,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),18,第二節(jié) 巖屑傳輸率,Moore和Chien關(guān)系式預(yù)測(cè)下滑速度的誤差直方圖,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),19,通過提高泥漿泵排量可以降低環(huán)空泥漿平均密度，從而提高巖屑傳輸效率。但是，隨著泥漿泵排量增加到達(dá)一定值后，井底壓力會(huì)隨著流量的增加而增大，這是因?yàn)樵诃h(huán)空產(chǎn)生了過大的磨擦壓力損失。同時(shí)，由于鉆柱中的過大摩擦壓力損失，鉆頭處的噴射沖擊力開始隨著流量的增大而降低。因此，存在一個(gè)最優(yōu)化流量，在該流量下，鉆進(jìn)每英尺理論費(fèi)用最小。,第二節(jié) 巖屑傳輸率,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),20,第二節(jié) 巖屑傳輸率,巖屑傳輸優(yōu)化結(jié)果實(shí)例,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),21,第二節(jié) 巖屑傳輸率,泥漿粘度對(duì)優(yōu)化巖屑傳輸效率和降低每英尺費(fèi)用的影響實(shí)例,調(diào)整流體性質(zhì)（粘度、密度）及增加環(huán)空返速可增大巖屑傳輸效率。在多數(shù)情況下，使用低粘度流體可實(shí)現(xiàn)每英尺的理論費(fèi)用。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),22,第二節(jié) 巖屑傳輸率,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如右表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,解：Moore 模式 稠度系數(shù)K和流性指數(shù)N根據(jù)300轉(zhuǎn)和600轉(zhuǎn)的粘度計(jì)讀數(shù)求得：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),23,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,第二節(jié) 巖屑傳輸率,環(huán)空返速為120ft/min(2ft/s)時(shí)的表觀牛頓粘度為：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),24,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,第二節(jié) 巖屑傳輸率,假定是過渡態(tài)雷諾數(shù)（過渡流型），下滑速度為,雷諾數(shù)由下式求得：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),25,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,第二節(jié) 巖屑傳輸率,既然雷諾數(shù)介于3300之間，則求解正確。故在環(huán)空流速2.0ft/s、巖屑下滑速度為0.49ft/s條件下的巖屑傳輸效率為：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),26,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,第二節(jié) 巖屑傳輸率,Chien模式 對(duì)粘土水泥漿，Chien推薦用塑性粘度代替表觀粘度。用范氏粘度計(jì)的300轉(zhuǎn)和600轉(zhuǎn)讀數(shù)得到：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),27,第二節(jié) 巖屑傳輸率,假定為過渡態(tài)，下滑速度可由公式（3.11）求得：,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),28,第二節(jié) 巖屑傳輸率,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,則,此速度下的顆粒雷諾數(shù)為：,既然這個(gè)雷諾數(shù)小于100，則結(jié)果正確，傳輸效率由下式給出：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),29,第二節(jié) 巖屑傳輸率,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,Walker-Mayer模式 在靜止液體中顆粒下沉的剪切力估算：,14 lbm/100sq ft的剪切應(yīng)力對(duì)應(yīng)粘度計(jì)讀數(shù)為：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),30,第二節(jié) 巖屑傳輸率,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,假定流型為過渡態(tài)，下滑速度由下式求得：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),31,第二節(jié) 巖屑傳輸率,例3.3 計(jì)算傳輸效率，巖屑直徑0.25in，比重2.6(21.6-lbm/gal)。粘土鉆井液密度為9.01bm/gal，其環(huán)空返速為120ft/min(2.0ft/s)，環(huán)空尺寸為105in。分別用Moore、Chien、Walker和Mayes關(guān)系式求解。從旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上讀得參數(shù)如上表。假定巖屑直徑及厚度均約為0.25in。,此下滑速度下的顆粒雷諾數(shù)為：,巖屑傳輸效率由下式給出：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),32,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),研究概況,33,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),34,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),35,3.1 兩層穩(wěn)定模型,假設(shè)在一定環(huán)空返速下，因傾斜或水平環(huán)空內(nèi)的快速沉降而使絕大多數(shù)巖屑顆粒聚集在環(huán)空底部形成巖屑床；只有少數(shù)顆粒在液流中作懸浮運(yùn)動(dòng)。 假定巖屑床的厚度均勻，且其中巖屑體積濃度為52%。 假定巖屑床面以上顆粒作懸浮運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生滾動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、滑脫。 固液體系介質(zhì)均不可壓縮，且固液兩相無(wú)質(zhì)量交換。 巖屑顆粒具有相同的直徑和圓球度。 鉆桿偏心但不旋轉(zhuǎn)。,兩層模型示意圖,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三節(jié) 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型,36,連續(xù)性方程：,運(yùn)動(dòng)方程：,巖屑擴(kuò)散方程：,受阻顆粒沉速：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三節(jié) 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型,3.1 兩層穩(wěn)定模型,37,水動(dòng)力摩擦力：,巖屑床中流體流動(dòng)壓降：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三節(jié) 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型,3.1 兩層穩(wěn)定模型,38,理論巖屑床厚度與環(huán)空返速間的關(guān)系圖,在相同環(huán)空返速下，環(huán)空壓降與井斜角間的關(guān)系圖,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三節(jié) 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型,3.1 兩層穩(wěn)定模型,39,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三節(jié) 兩層穩(wěn)定運(yùn)移模型,3.2 巖屑床厚度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?40,模型假設(shè)： (1)底層為巖屑床(巖屑由于重力的作用而沉積在環(huán)空低側(cè))。此層中的巖屑 體積濃度假定為52%； (2)頂層為懸浮層，巖屑顆粒的徑向擴(kuò)散瞬時(shí)達(dá)到平衡； (3)在底層與頂層中，固液兩相之間均無(wú)滑脫，固液兩相之間無(wú)質(zhì)量交換； (4)固液體系均為不可壓縮介質(zhì)，固體顆粒具有相同的直徑和圓球度； (5)底層與頂層的界面高度不變，橫截面上的流體壓力視為靜壓分布； (6)鉆柱偏心但不旋轉(zhuǎn)。,模型示意圖：,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第四節(jié) 兩層不穩(wěn)定運(yùn)移模型,4.1 模型假設(shè),41,連續(xù)性方程,運(yùn)動(dòng)方程,輔助方程,幾何關(guān)系式、各種剪切應(yīng)力、摩擦系數(shù)、以及各層密度的關(guān)系式 懸浮層顆粒濃度的求法同前。,邊界條件,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第四節(jié) 兩層不穩(wěn)定運(yùn)移模型,4.2 模型方程,42,低粘度的鉆井液在井眼中達(dá)到穩(wěn)態(tài)大約需1200s左右，而高粘度的鉆井液在2000s后還在沖蝕巖屑床。從圖中也可以看出，高粘度的鉆井液在穩(wěn)態(tài)時(shí)所形成的巖屑床比低粘度的鉆井液所形成的巖屑床低一些。,時(shí)間,距離鉆頭長(zhǎng)度,巖屑床高度,時(shí)間,距離鉆頭長(zhǎng)度,巖屑床高度,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第四節(jié) 兩層不穩(wěn)定運(yùn)移模型,4.3 計(jì)算結(jié)果,43,低速下只有部分巖屑被除去。隨著鉆井液流速的增加(右圖)，巖屑床可以完全被除去。從圖中可以看出巖屑的沙丘傳輸機(jī)制。在6000s后，井段的大部分巖屑均被除去。因此，在一定流速條件下，長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)鉆井液可以完全除去巖屑床。,時(shí)間,距離鉆頭長(zhǎng)度,巖屑床高度,時(shí)間,距離鉆頭長(zhǎng)度,巖屑床高度,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第四節(jié) 兩層不穩(wěn)定運(yùn)移模型,4.3 計(jì)算結(jié)果,44,由于研究和計(jì)算的問題較為復(fù)雜，因此對(duì)模型作了如下假設(shè)： （1）鉆井液為不可壓縮流體，除懸浮層外，不考慮其它各層內(nèi)固液兩相之間的滑動(dòng)； （2）鉆井液和巖屑物性連續(xù)； （3）懸浮層巖屑濃度相對(duì)很小，且符合擴(kuò)散定律； （4）均勻?qū)訋r屑體積濃度為55%，分散層濃度為均勻?qū)訚舛鹊?.8倍。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),45,連續(xù)性方程,動(dòng)量方程,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),46,動(dòng)量方程,連續(xù)性方程,模型求解,有限差分：使用交錯(cuò)網(wǎng)格和一階迎風(fēng)格式差分方程組,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),47,（1）劃分網(wǎng)格，給定初始值和邊界條件； （2）求解動(dòng)量方程預(yù)測(cè)步，得到 ； （3）將 代入動(dòng)量方程修正步，得到的 和 方程； （4）將以上方程代入連續(xù)性方程預(yù)測(cè)步，求解出 、 和 ； （5）將壓力 代入動(dòng)量方程修正步，得到速度 ； （6）將速度 代入基本連續(xù)性方程，求解出正確的 和 ； （7）求解下一時(shí)間步至結(jié)束。,由以上方程和求解過程可以看出，每一步均是求解比較簡(jiǎn)單的一次線性方程或方程組，無(wú)須迭代計(jì)算，因此該方法可以有效的提高計(jì)算效率，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。,SETS數(shù)值求解,SETS方法，英文全稱為Stability Enhancing Two Step方法，包括預(yù)測(cè)和修正兩步，在每一時(shí)間步無(wú)需迭代，因此能夠有效提高計(jì)算效率。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),48,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),49,以大港ES-H6大位移井為例，其井身結(jié)構(gòu)如圖所示。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),50,大位移井鉆井實(shí)踐表明，216mm（8-1/2in）井段雖然也是大斜度井段，但由于井眼尺寸小，泵排量可以滿足要求，因此該井段一般不會(huì)出現(xiàn)攜巖問題。而311mm（12-1/4in）井段同樣是大斜度井段，但由于環(huán)空尺寸大，泵排量一般達(dá)不到攜巖要求，因此該井段鉆進(jìn)時(shí)攜巖問題最為突出。因此，本研究重點(diǎn)模擬311mm井眼巖屑運(yùn)移情況。 使用139.7mm鉆桿，泥漿密度為1.1g/cm3，巖屑密度為2.5 g/cm3，巖屑粒徑為5mm，泥漿性能參數(shù)為n=0.5，K=0.8Pasn，鉆桿轉(zhuǎn)速默認(rèn)為130r/min，ROP為50m/h，偏心度為0.5，默認(rèn)排量為60L/s。 311mm井段從測(cè)深1350m連續(xù)鉆進(jìn)至4050m，然后停鉆洗井，不考慮倒劃眼、起下鉆等過程。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),51,311mm井段從測(cè)深1350m連續(xù)鉆進(jìn)至4050m，然后停鉆洗井。Q=60L/s，鉆進(jìn)用時(shí)54h，洗井用時(shí)20h。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),52,巖屑床高度分布變化 圖中綠線表示鉆進(jìn)過程，紅線表示停鉆洗井過程。 Q=50L/s,鉆進(jìn)過程，鉆頭逐漸后移,洗井過程，巖屑床逐漸被帶出,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),53,巖屑床高度分布變化 Q=70L/s,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),54,巖屑床高度分布變化 Q=90L/s,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),55,井底ECD變化,鉆進(jìn)過程,洗井過程,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),56,鉆桿旋轉(zhuǎn)影響 Q=60L/s,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),57,巖屑床高度工程計(jì)算模型,敏感性排序：排量、泥漿有效粘度、井眼內(nèi)徑和鉆桿外 徑、井斜角、偏心度、鉆桿鉆速、鉆頭直徑、機(jī)械鉆 速、泥漿密度、巖屑直徑、巖屑密度 。,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),58,實(shí)測(cè)ECD計(jì)算,理論無(wú)巖屑床ECD,理論有巖屑床ECD,井眼清潔的影響因素,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),59,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),60,實(shí)測(cè)ECD計(jì)算,理論無(wú)巖屑床ECD,研究和實(shí)踐表明，大位移井因其大斜度段和水平段長(zhǎng)，易形成巖屑床，當(dāng)環(huán)空中存在巖屑床的時(shí)候，即使巖屑床厚度很小，環(huán)空壓耗也會(huì)有大幅度增加，因此可以利用環(huán)空壓耗監(jiān)測(cè)井眼清潔程度。 工程上常將ECD作為一個(gè)重要工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此可以將立管壓力轉(zhuǎn)換為ECD，基于巖屑床動(dòng)態(tài)運(yùn)移工程計(jì)算模型，通過實(shí)測(cè)ECD、理論無(wú)巖屑床和存在一定高度巖屑床時(shí)ECD的對(duì)比分析，可以對(duì)環(huán)空平均巖屑床高度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井眼清潔程度。,實(shí)測(cè)ECD,理論無(wú)巖屑床ECD,理論有巖屑床ECD,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),61,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),62,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),63,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),64,第三章 環(huán)空固液兩相流動(dòng),65,（1）17-1/2”井段鉆至1342m，井斜角從0變化到77.88，下13-3/8”套管至1341m，固井。采用海水聚合物泥漿體系，密度為1.05-1.12 g/cm3，粘度數(shù)據(jù)為38/24/19/13/6/2。 （2）12-1/4”鉆至4026m，井斜角從77.88變化到87.78，下9-5/8”套管至4024m，固井。采用Ultradril泥漿體系，密度為1.10-1.20 g/cm3，流變參數(shù)為51/36/29/20/7/5。 （3）8-1/2”井段鉆至4590m，井斜角從87.78變化到88.89，下7”篩管至4047m。采用Ultradril泥漿體系，密度為1.05-1.15 g/cm3，流變參數(shù)為55/37/30/21/7/5。,以大港油區(qū)ES-H6井為例進(jìn)行分析，其井身結(jié)構(gòu)與泥漿數(shù)據(jù)為：,實(shí)例分析,66,171/2in井段巖屑床高度分析,實(shí)例分析,67,171/2in井段最小排量分析,實(shí)例分析,68,171/2in井段 ECD分析,計(jì)算表明，巖屑床對(duì)ECD的影響很大，由于大斜度段長(zhǎng)，現(xiàn)有泵無(wú)法達(dá)到理論最小排量，環(huán)空必然形成一定的巖屑床，因此應(yīng)嚴(yán)格控制ROP、排量等，以控制大斜度井段巖屑床。,實(shí)例分析,69,171/2in井段巖屑床高度,鉆桿轉(zhuǎn)速是井眼清潔的有效和主要控制手段，應(yīng)盡可能旋轉(zhuǎn)鉆桿，破壞巖屑床。ROP減小，環(huán)空巖屑床高度降低。,實(shí)例分析,70,171/2in井段加大洗井頻率,計(jì)算表明，排量為60l/s，ROP為50m/h，洗井間隔為300m時(shí)，大斜度井段環(huán)空將形成約16%18%的巖屑床，洗井間隔為150m時(shí)，大斜度井段環(huán)空將形成約14%15%的巖屑床，巖屑床高度降低。,實(shí)例分析,71,171/2in井段循環(huán)洗井時(shí)間,以環(huán)空殘留1%高度巖屑床為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)排量為60L/s，鉆桿轉(zhuǎn)速為130rpm時(shí)，洗井間隔為150m時(shí)，每次洗井所需時(shí)間約為60-150min，洗井時(shí)間隨測(cè)深增加而增加。,實(shí)例分析,72,121/4in井段 巖屑床高度計(jì)算,實(shí)例分析,73,121/4in井段 最小排量分析,實(shí)例分析,74,121/4in井段 ECD,實(shí)例分析,75,121/4in井段循環(huán)壓耗,實(shí)例分析,76,121/4in井段加大洗井頻率,計(jì)算表明，排量為60l/s，ROP為30m/h，洗井間隔為300m時(shí)，大斜度井段環(huán)空將形成約11%17%的巖屑床，洗井間隔為150m時(shí)，大斜度井段環(huán)空巖屑床將控制在9% 13%。,實(shí)例分析,77,121/4in井段循環(huán)洗井時(shí)間計(jì)算,以環(huán)空