钻井过程中钻井液循环温度数值模拟

准确的预测钻井液循环温度对钻井作业安全、快速钻进具有十分重要意义。文章根据热力学第一定律及传热学的基本原理,考虑了钻井液传热受流动影响,建立了钻井液与地层之间的二维非稳态循环温度数学模型,模型通过优选钻井液流变模式,精确计算钻井液流变参数,并采用无条件稳定的全隐式有限差分法求得模型的数值解,提高了预测精度。最后用现场实测数据与模型计算数据进行了对比分析,验证了该模型的可行性和准确性。该模型可用于计算实际循环条件下的管柱内钻井液、管壁、环空钻井液与地层的温度分布,为准确预测钻井安全密度窗口和钻井液设计提供基础数据。     

对常规注水泥温度场预测方法的评价

为了对常规注水泥温度场预测方法进行研究评价,分析了ＡＰＩ方法和一些常用的经验方法,并对ＡＰＩ公布的数据和国内首次实测的大量井下循环温度实际数据进行了对比,结果表明：常规预测温度的方法其平均相对误差均高于５％ ;虽然对于不同井深和不同的循环时间条件可以采用不同的经验系数由地层静止温度（ ＢＨＳＴ） 来估计井下循环温度,但该方法受到地区和各种因素的限制,时常与实际差别较大,不可能很好地满足钻井和固井施工的要求。要获取更准确的井下温度分布,应加强对本地区井下循环温度的实测和热交换过程的计算机模拟研究。     

井下循环温度模型及其敏感性分析

准确的井下循环温度对钻井与完井工程十分重要。在前人的基础上，根据热力学第一定律及传热学基本原理，建立了井内液体与井筒之间热交换的二维瞬态循环温度的数学模型，用无条件稳定的全隐式有限差分法数值求解数学模型，将所建立模型的预测结果与有关模型进行比较，并对影响井下循环温度的参数进行敏感性分析。该模型可用于计算实际循环条件下和管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布。     

反循环压井井筒温度场计算与分析

反循环压井过程中,井筒温度场受环境及压井液物理性质等外部参数影响十分明显。从反循环压井工艺特点出发,以传热学基本理论为基础,通过理论推导,得到反循环压井过程井筒温度场计算模型。对影响反循环压井过程中井筒温度的因素进行分析,结果表明,在压井过程中,泥浆排量、泥浆比热、地温梯度、井深以及压井循环时间和泥浆入口温度对循环过程中井下温度分布的影响较大;调整泥浆排量和泥浆入口温度可以作为调节井筒温度的有效途径。     

塔里木牙哈501井井下温度的现场实测研究

叙述了塔里木油田的深井牙哈501井进行下静止温度和循环温度的实测试验情况,并与常用的几种计算井下静止温度和循环温度的计算结果对比表明：一般的电测温度和回归公式估算的井底温度不能代表真正的地层静止温度,比实测值要偏低;API方法或塔里木现场经验方法与实测的循环温度均存在有10℃以上的偏差,且API方法比塔指经验法的主呈差要大,循环温度受井眼管柱尺寸,排量的影响较大。     

火花点火发动机运行参数对其循环变动的影响——建模和仿真

基于循环间变动的排气温度建立了一个发动机循环变动模型. 在这个模型中,第n个循环的排气温度作为模型的输入,通过定压进气过程、绝热压缩过程、定容燃烧过程、绝热膨胀过程、定容放热过程和定压排气过程来近似汽缸内的热力学过程,最后得出第n+1个循环的排气温度. 由于把发动机运行参数,如转速、点火角、计量比、进气压力和进气温度等加入该模型,可定量地估计这些参数对发动机循环变动的影响. 因为循环间排气温度的波动反映了循环变动程度,对排气温度影响最敏感的参数最可能被用于循环变动控制. 模型仿真结果表明,对于接近化学计量比的混合气,循环变动不明显,对于稀薄混合气,在部分负荷和较大点火角的情况下,循环变动以混沌或分岔的形式出现.     

高炉冷却板的传热分析

给出了计算高炉冷却板和耐材温度分布的三维稳态传热模型，该模型可用于分析耐材材质、冷却板间距、冷却板内水速和炉内煤气温度对温度分布的影响，为冷却板设计和耐材的选择提供理论依据。     

循环单井井管-井孔-含水层传热模型

为了研究循环单井复杂的传热特性,依据能量守恒建立了循环单井井管-井孔-含水层耦合传热模型.并将井管壁和井孔壁的换热包含于控制方程中,便于含水层、井孔、井管温度场的整场求解;在含水层传热中,考虑了热弥散的影响.然后,对循环单井现场试验进行了数值模拟,模拟过程显示出模型的输出对含水层渗透系数和热弥散度最为敏感,尤其是热弥散度,有无热弥散效应对模型的输出影响重大,应在模型中考虑热弥散效应.模拟结果表明,抽水温度的模拟值与实测值吻合良好,误差在10%以内,也表明建立的循环单井井管-井孔-含水层传热模型是正确的,能够用于实际.     

大跨度钢管拱吊装中温度荷载效应分析及应用

为研究支井河大桥钢管拱安装过程中温度荷载对拱肋的影响规律,运用ANSYS软件的参数设计语言APDL建立空间有限元模型,对多种温度变化工况和实测温度分布工况进行计算分析和比较研究。该方法综合考虑扣索温度和拱肋构件的非线性温差,根据等效线性化原则把非线性温差等效为线性温差,建立有限元模型并求解。分析结果表明,日照作用下的非线性温差是影响拱肋安装精度的主要原因,并且揭示了拱肋在日照温差影响下引起拱肋状态变化的规律,为拱肋吊装的施工控制提供参考。     

深井钻井的压力平衡研究

深井钻井具有高温高压及地层压力和地层破裂压力间安全钻井液密度窗口极为狭窄的特点,这为在深井钻井过程中保持井眼系统的压力平衡提出了更高的要求。为此,针对深井钻井的特点,运用流变学、传热学和物质平衡的基本原理,建立钻井液循环和静止状况下的钻井液温度分布模式及高温高压密度模式和高温高压流变模式,应用这些模式和地层流体的ＰＶＴ特性对一些实钻深井的溢流现象进行分析。结果表明,井眼水力系统流体热力学模型对深井、超深井的压力平衡控制至关重要。     

计算气井井筒温度分布的新方法

气井井筒的温度分布计算对于气井设计及其动态分析具有重要意义,通过对井筒温度分布的预测,可以提高井筒压力预测的精度。     

高温井井筒温度分布计算方法

井筒温度分布计算对于测试工艺设计、测试工作制度优化和动态分析都有着重要的意义,通过对井筒温度分布的计算,可以提高井筒压力计算的精度。以传热学原理为基础,依据能量守恒方程建立了井筒温度模型,通过将井筒分段,采用迭代方法求解,得到了单相液流、单相气流以及气液两相流时的温度分布计算方法。     

垂直井筒两相流温度场的模拟计算

井筒多相流体的物性参数和流变特性参数等均是温度的敏感函数,因此,精确计算井筒多相流体的温度分布是准确预测其压力分布、进行油井生产参数优化设计和工况分析等的重要基础。文中基于两相流动力学和传热学理论,建立了垂直井筒及其周围地层温度场的数学模型。依据建立的模型,编制了不同开采工艺下的井筒温度场计算程序,并对单相和两相流体流动下的井简温度场进行了计算与对比分析。     

井筒中温度场测井响应特征模拟

掌握井下温度分布,对于动态监测注入井或生产井有着重要意义。针对垂直注入井或生产井井筒及周围地层,在合理假设井筒中流体流速变化的基础上,根据连续介质和多孔介质传热,建立了柱坐标下二维油水两相流的温度场数学模型,并应用全隐式格式的有限差分法进行离散与求解。通过编程模拟计算了不同注采参数(如注采速度、注入温度、注采时间等)及地层厚度的井筒温度场分布,模拟结果符合一般认识,该研究为监测油田的注采动态提供了理论基础。     

彰武地区稠油井产出液井筒流动规律研究

基于热量传递原理和井筒多相管流理论,建立了彰武地区稠油井产出液沿井筒流动与传热的数学模型,计算了产出液沿井筒的温度分布和压力分布以及产出液的粘度随井筒的变化规律.计算结果表明井筒上部温度较低,不利于原油的流动,采用电加热以后,井筒温度得到了提高,改善了原油的流动性.井筒压力基本上呈线性分布;含水率对产出液温度稍有影响,但幅度不大,含水率越高,产液温度就越高,流体粘度就越低,就越利于油井生产.     

欠平衡钻井随钻储层评价技术研究与应用

在欠平衡钻井打开储层时,油气通过多孔介质渗流进入井筒,地面监测产量反映储层信息,通过建立两者之间的关系来实现随钻储层评价。分析了随钻过程储层渗流边界特点,建立和求解渗流数学模型,并耦合井筒多相流模型进行随钻解释。通过对现场监测数据分析处理,得到的储层评价结果与对应测井结果一致,实践证明该技术具有广阔的应用前景。     

干预作业下深水气井井筒水合物沉积规律研究

了解水合物沉积规律,可为深水气井干预作业方案优化及井筒内水合物防治提供思路。在气液两相流动模型的基础上,结合干预作业工具下放引起的热量交换和摩阻梯度变化,建立了干预作业下井筒压力和温度预测模型,采用迭代法对温度和压力模型耦合求解。基于水合物生长动力学模型,结合井筒温度和压力预测结果,建立水合物沉积模型,分析了干预作业下井筒内水合物沉积规律。结果表明,产量的增加导致井筒内压差升高,高产量下泥线处井筒温度较高;随着干预作业工具的下放,井筒内压力升高,但压力升高幅度逐渐减小,井口处压力的最大升高幅度约为3.0 MPa;干预作业工具直径占比小于50%时,干预作业工具直径越大,井筒压力越高;井筒泥线位置是水合物沉积堵塞高风险区域,低产井的水合物沉积速度比高产井的水合物沉积速度快;干预作业工具下放至泥线附近时井筒水合物沉积速度最快,干预作业工具直径占比50%时井筒水合物沉积速度较快。     

井壁稳定性的研究

钻井过程中的井壁失稳现象普遍,不仅增加了钻井作业的难度,而且使固井质量难以保证.井壁坍塌主要是井内钻井液液柱压力过低不能对井壁提供足够的支撑所造成,而井壁发生破裂是井内钻井液液柱压力过大而造成的.通过研究,推出不会产生井壁失稳所需的钻井液密度的计算公式,以便施工人员采用合理的钻井液,保证快速、安全地实施钻井过程.     

井壁稳定的力化耦合模型研究

以多孔介质弹性力学理论为基础,以渗流力学理论为纽带,建立泥页岩地层井壁稳定的力学与化学耦合分析模型. 利用该力化耦合模型,可以分析钻井液活度、膜效率等因素对坍塌压力的影响规律,因此可以优选钻井液体系. 为泥页岩井壁稳定研究提供一定的理论依据.