海洋天然气水合物钻探过程中的井筒流动分析

【摘要】： 天然气水合物钻探时,由于地层、井筒中存在天然气水合物相变问题,使得传统的环空多相流动理论无法满足工程需求,因此,需要针对此问题开展更加深入的研究。 结合天然气水合物钻探的特点和控制压力钻井工艺,提出了适合水合物钻探的控制压力钻井工艺,并探讨了水合物钻探过程中的注意事项和解决方案。 针对天然气水合物的储层特点以及钻探工艺,建立了井筒中和多孔介质中天然气水合物的相平衡方程;对井筒中和多孔介质中天然气水合物的生成分解动力学进行研究,得到井筒和多孔介质中的天然气水合物的生成/分解速率的计算方法。 通过控制注气速率模拟地层水合物分解进入井筒的产气速率,实验研究了产气速率及环空压力对环空多相流型转化的影响规律:本实验条件下,观察到四种流型为泡状流、弹帽泡状流、弹帽沫状流以及沫状流,没有发现传统意义的段塞流;水合物分解气进入井筒后使井筒内的流动更为湍急,有利于流型转化。在实验基础上,绘制得到了不同压力下(最高0.6MPa)的流型图。并对四种流型间的边界线进行对比,得到随着压力变大,流型转化需要的气体表观速度变高,流型不易转化,即压力对流型的转化具有抑制作用。 在实验和理论分析的基础上,考虑水合物的相变,建立了水合物钻探环空多相流动模型,并编制计算机算法。通过数值计算,对井筒内气体体积分数、泥浆池增量、井底压力、环空压力等关键参数对考虑水合物相变与不考虑水合物相变情况下的规律进行了对比分析,阐述了这些参数的影响因素及在实际作业过程中需要引起注意的事项,为天然气水合物钻探提供理论依据。 【关键词】：天然气水合物 钻探 相变 多相流 流型转化
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 本文的研究目的及意义10
• 1.2 水合物钻探研究的国内外研究现状分析10-12
• 1.2.1 天然气水合物钻探的国内外研究进展10-12
• 1.2.2 天然气水合物相平衡的国内外研究现状12
• 1.3 存在的问题12-13
• 1.4 本文的主要研究内容及必要性13
• 1.5 小结13-14
• 第二章 天然气水合物钻探工艺初探14-21
• 2.1 天然气水合物钻探与常规钻探对比14-15
• 2.1.1 天然气水合物特性简介14
• 2.1.2 水合物藏与传统海洋油气藏的区别14
• 2.1.3 水合物钻井过程中遇到的主要问题14-15
• 2.2 天然气水合物钻探工艺初探15-18
• 2.2.1 控制压力钻井技术简介15-16
• 2.2.2 井底恒压法控制压力钻井在天然气水合物钻探中的应用16-18
• 2.3 天然气水合物钻探的相关事项18-20
• 2.3.1 井位调查18
• 2.3.2 天然气水合物钻探的指导原则18
• 2.3.3 水合物钻探过程中的下套管原则18-19
• 2.3.4 可用于水合物测井的方法19
• 2.3.5 天然气水合物的井喷控制19-20
• 2.4 小结20-21
• 第三章 地层、井筒中天然气水合物相变规律21-31
• 3.1 井筒及多孔介质中天然气水合物的相平衡条件21-23
• 3.1.1 井筒内天然气水合物的相平衡条件21-22
• 3.1.2 地层多孔介质内天然气水合物的相平衡条件22-23
• 3.2 井筒及多孔介质中天然气水合物生成速率的确定23-28
• 3.2.1 井筒管线中天然气水合物生成速率模型23-25
• 3.2.2 多孔介质中天然气水合物生成速率模型25-28
• 3.3 井筒管线与多孔介质中的天然气水合物分解速率的确定28-30
• 3.4 小结30-31
• 第四章 含天然气水合物相变的井筒多相流动实验31-48
• 4.1 井筒内多相流流动规律实验系统说明31-33
• 4.1.1 实验工艺流程及数据选择31-32
• 4.1.2 实验设备介绍32-33
• 4.2 数据采集33
• 4.3 含天然气水合物相变的环空多相流流型转化及判别33-39
• 4.3.1 泡状流34-35
• 4.3.2 弹帽泡状流35-37
• 4.3.3 弹帽沫状流37-38
• 4.3.4 沫状流38-39
• 4.4 水合物藏相变产气对泡状流失稳的影响39-42
• 4.5 环境压力对流型转化的影响42-46
• 4.5.1 环境压力对泡状流失稳临界截面含气率的影响42-43
• 4.5.2 不同环境压力下的流型图43-46
• 4.6 小结46-48
• 第五章 水合物钻探过程中的多相流动分析48-62
• 5.1 水合物钻探过程中井筒内多相流动的理论模型48-55
• 5.1.1 连续性方程48-49
• 5.1.2 动量方程49
• 5.1.3 能量方程49-50
• 5.1.4 求解方法50-51
• 5.1.5 计算机算法51-55
• 5.2 水合物钻探过程中井筒内多相流动规律分析55-61
• 5.2.1 溢流期间不同时刻及不同产气速率条件下井筒气体体积分数的变化规律55-57
• 5.2.2 溢流期间不同时刻及不同产气速率条件下泥浆池增量的变化规律57-58
• 5.2.3 溢流期间不同时刻及不同产气速率条件下井底压力变化规律58-60
• 5.2.4 不同气侵条件下环空压力的变化规律60-61
• 5.3 小结61-62
• 结论及建议62-64
• 结论62-63
• 建议63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间参与的研究项目71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

甲烷水合物恒温恒压分解过程研究    孙长宇,陈光进,郭天民

21世纪能源与环境的前沿问题──天然气水合物    孙成权，朱岳年

The Instability of Void Fraction Waves inVertical Gas-Liquid Two-Phase Flow    

多孔介质中气体水合物的分解动力学研究现状    姜淼;

甲烷水合物在纯水中的生成动力学    裘俊红,郭天民

气体水合物分解动力学研究现状    林微,陈光进

活性炭中甲烷水合物的分解动力学    刘犟,阎立军,陈光进,郭天民

多孔介质中气体水合物降压分解的分形理论研究    杨海健;李小森;陈朝阳;颜克凤;李刚;黄宁生;

海底天然气水合物稳定带的特征分析    方银霞,黎明碧,金翔龙,申屠海港

天然气输送管线中水合物形成的边界条件    陈多福,张跃中,徐文新

含天然气水合物相变的环空多相流流型转化机制研究    王志远

天然气水合物钻探的井控工艺和参数计算    周文军

国内天然气水合物相平衡研究进展    安青;许维秀;

公式Y=Cexp n/X在物理和化学中的运用    龚良发

测井曲线的多重分形分析方法研究    文环明,肖慈珣,李瑞,杨斌,汪华

空间几何与油气饱和度的理论研究    王雷;胡永乐;李国欣;武江;

冲绳海槽中段西陆坡下缘天然气水合物存在的可能性分析    孟宪伟,刘保华,石学法,吴金龙

利用高能气体压裂技术开采天然气水合物可行性分析    祝道平;宁正福;

控制压力钻井技术研究综述    陈明;

端羟基超支化聚合物与乙酸酐功能化反应研究    刘广田;王建青;

气井井筒水合物预测研究    王沫;林元华;刘殿福;张勇;闫振来;

火山岩复杂地层控压钻井技术应用    杨世军;樊朝斌;彭刚;肖云峰;王海波;

天然气水合物体系动态演化研究(Ⅱ):海底滑坡    宋海斌;

海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅲ):似海底反射    宋海斌;张岭;江为为;郝天珧;

横波速度预测方法    孙福利;杨长春;麻三怀;李波涛;

天然气水合物资源的开发利用及环境保护    罗艳托;朱建华;陈光进;郭绪强;

分形介质中扩散的Non-Fick效应    张东辉;许志新;

利用波形反演研究冲绳海槽水合物稳定带特征及资源量    唐勇;方银霞;高金耀;黎明碧;

长输管道内天然气水合物形成的预测    郝敏;陈保东;毕文云;朱云;崔艳星;

钻井液添加剂抑制天然气水合物形成的实验研究    刘晓兰;孙宝江;王志远;任韶然;

二氧化碳回收技术及其应用前景    王海;

海底扩散体系含天然气水合物沉积物制样方法与装置    魏厚振;韦昌富;颜荣涛;吴二林;陈盼;

目标检测的分形方法及应用    杜干

多孔介质扩散、导热、渗流分形模型的研究    张东辉

水—气—盐流体体系低温相平衡的理论模型研究    孙睿

新型液固循环移动床合成直链烷基苯的研究    徐聪

海底天然气渗漏系统水合物形成分解动力学及微生物作用    陈多福

添加剂强化拜耳法种分工艺与理论研究    张斌

微纳尺度气体流动和换热的Monte Carlo模拟    王沫然

新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究    蒋炜

海洋天然气水合物若干问题的模拟实验研究    刘昌岭

多重分形理论及其在图象处理中应用的研究    李会方

冻土带可燃冰成因机理研究    李彬彬

寒冷地区人工湿地基质的筛选及净化效能研究    肖婷

蛋白质的分形特征研究    彭鑫

超支化聚合物功能化反应动力学研究    刘广田

稳定的天然气水合物制备工艺设计    胡萃为

多元合金化改善镁基贮氢电极合金循环稳定性研究    王权

海洋天然气水合物地震特征正演数学模型研究    章明昱

天然气等离子体法转化为碳二烃的在线研究    韩媛媛

高温燃煤脱硫机理研究及微观物化分析    马奕

天然气固化工艺技术研究    陈思维

垂直气液两相管流中的空隙率波测量    孙宝江,颜大椿

垂直气-液两相管流中的流型转换机制与控制    孙宝江,颜大椿

天然气水合物研究现状与未来挑战    雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红

幂律流体环空及钻头水力参数的计算方法    曾春元,邹枫

琼东南盆地崖13气田天然气形成水合物的温压条件和厚度计算    陈多福,赵振华,解启来,徐文新,姚伯初

海底天然气渗漏形成水合物量的线性动力学模型:以墨西哥湾GC185区块Bush高地为例    李莉,陈多福,L.M.CathlesⅢ

甲烷水合物恒温恒压分解过程研究    孙长宇,陈光进,郭天民

垂直环空中气液两相向上流动的流型分布    陈家琅，石在虹，许剑锋

日本南海海槽天然气水合物研究现状    宋海斌,松林修

天然气水合物的地热研究进展    金春爽,汪集旸

天然气水合物探测技术的模拟实验研究    张剑,业渝光

天然气水合物的环境效应    王淑红,宋海斌,颜文

天然气水合物研究进展    戚学贵,陈则韶

天然气水合物的测井识别和评价    王祝文,李舟波,刘菁华

管道中天然气水合物的形成对“西气东输”的影响    刘怀山,赵月霞

地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用    高兴军,于兴河,李胜利,段鸿彦

天然气水合物国际研讨会在青岛召开    卢林松

天然气水合物开采数值模拟的参数敏感性分析    李淑霞,陈月明,杜庆军

“可燃冰”开采要以环境保护为前提    

国际天然气水合物调查研究现状及其主要技术构成    许红,刘守全,王建桥,蔡乾忠

天然气水合物的性质、勘探及开采    吴应湘;

加快我国天然气水合物研究工作步伐    郑军卫;

南海天然气水合物资源潜力及其能源战略意义    杨木壮;黄永样;姚伯初;金庆焕;

海洋沉积与天然气水合物形成过程的数值模拟研究    雷兴林;何丽娟;

南海南部天然气水合物稳定带厚度及资源量估算    王淑红;颜文;宋海斌;

天然气水合物的上界面    栾锡武;

关于南海ODP1144站位天然气水合物进一步探讨    耿建华;邵磊;吴松;吴能友;张光学;

水合物在海洋天然气运输中应用探讨    王彦瑞;曾树兵;严雪莲;高秀敏;

天然气水合物的岩石物理:物理模拟研究    赵群;郝守玲;

天然气水合物资源的开发利用及环境保护    罗艳托;朱建华;陈光进;郭绪强;

天然气水合物    王宪忠

与国家需求共呼吸 立科学前沿同攀登    

科技进步：我国海洋勘查的支撑    本报记者 窦克林　通讯员 陈惠玲

天然气水合物如何成为后续能源    樊栓狮

模拟实验研究推进天然气水合物探测    记者 滕艳　特约记者 曹雪晴

点燃“冰”火    本报通讯员 肖宝巨

青藏高原冻土区天然气水合物钻探计划通过论证    李明明

天然气水合物开发的利与弊    毛彬

点燃“冰”火    肖宝巨

点燃“冰”火    本报记者 肖宝巨

天然气水合物（地球物理属性）的神经网络识别方法及软件开发    吕琳

天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟    赵江鹏

南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价    刘锋

海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究    孙建业

海洋天然气水合物地层钻井的钻井液研究    涂运中

台湾西南海域地震数据处理及天然气水合物识别    邓辉

祁连山木里天然气水合物钻孔沉积构造特征及与水合物分布关系研究    庞守吉

天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究    郭威

多孔介质中水合物饱和度与声波速度关系的实验研究    张剑

东海天然气水合物地球物理特征及全波形反演方法研究    徐宁

海洋天然气水合物钻探过程中的井筒流动分析    王现梅

天然气水合物测井解释方法初步研究    周越

台西南海域天然气水合物含量估算及地球化学特征分析    毕海波

天然气水合物制备过程中的多相流传递研究    王峰博

深水油气田开发过程中的天然气水合物预测模型研究    庞群利

冻土区天然气水合物热激法试开采系统及数值模拟研究    房治强

天然气水合物钻探泥浆冷却系统数值模拟及应用研究    李国圣

祁连山冻土区天然气水合物测井响应特征及评价    郭星旺

天然气水合物相平衡研究及其应用    胡志兴

输送天然气水合物的管道及双流道提升泵流场分析    屈科辉