多相波動(dòng)壓力特性及其在鉆井中的應(yīng)用
人們計(jì)算井筒多相不穩(wěn)定流的常規(guī)做法是：借助幾種定量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算，或者采用均一法計(jì)算，因此，出現(xiàn)了單相形式研究多相不穩(wěn)定流動(dòng)的弊端。井筒多相波動(dòng)壓力求解是在井筒多相流動(dòng)參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這里，井筒多相壓力波速參數(shù)成為了井筒多相波動(dòng)壓力求解的關(guān)鍵，因此書(shū)中作者花費(fèi)了較大筆墨進(jìn)行講述。作者對(duì)井筒多相波動(dòng)壓力的求解采用有限體積劃分法，將井筒劃分為有限個(gè)小單元，對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行多相流動(dòng)參數(shù)及壓力波速的獲取，這樣，就將變化的波速求解多相波動(dòng)壓力問(wèn)題，轉(zhuǎn)換為恒定的波速求解多相波動(dòng)壓力問(wèn)題，使多相波動(dòng)壓力求解問(wèn)題迎刃而解。然而，這種求解方法又帶來(lái)了新的麻煩，那就是結(jié)點(diǎn)處銜接壓力不收斂問(wèn)題等等，這些在書(shū)中均作了詳細(xì)介紹。
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目錄
第1章緒論1
1.1波動(dòng)壓力研究意義1
1.2井筒多相流動(dòng)發(fā)展歷程2
1.3壓力波速發(fā)展歷程4
1.4波動(dòng)壓力發(fā)展歷程5
1.5波動(dòng)壓力控制發(fā)展歷程6
1.6應(yīng)用前景8
第2章鉆井及波動(dòng)壓力簡(jiǎn)介10
2.1鉆井簡(jiǎn)介10
2.1.1鉆井概念10
2.1.2鉆井發(fā)展11
2.1.3鉆井準(zhǔn)備13
2.1.4鉆井過(guò)程14
2.2鉆井中的波動(dòng)壓力16
2.3鉆井中波動(dòng)壓力傳播過(guò)程17
2.3.1鉆井中不穩(wěn)定流傳播階段17
2.3.2井筒波動(dòng)壓力摩擦阻力18
2.3.3鉆井中波動(dòng)壓力阻尼震蕩19
2.4本章小結(jié)21
第3章井筒多相波動(dòng)壓力關(guān)鍵參數(shù)獲取22
3.1穩(wěn)態(tài)多相壓力計(jì)算方法22
3.1.1穩(wěn)態(tài)多相壓力模型22
3.1.2穩(wěn)態(tài)多相壓力求解方法23
3.2瞬態(tài)多相流動(dòng)計(jì)算方法28
3.2.1井筒多相流基本方程28
3.2.2地層溢流判斷及動(dòng)態(tài)模型34
3.2.3模型的求解40
3.3多相流求解輔助方程43
3.3.1氣體狀態(tài)方程43
3.3.2鉆井液相密度方程44
3.4井筒多相流動(dòng)特性分析44
3.4.1多相流動(dòng)中溶解度特性分析45
3.4.2鉆井中環(huán)空多相流動(dòng)參數(shù)分析49
3.4.3節(jié)流閥控制溢流特性分析51
3.5本章小結(jié)52
第4章井筒多相壓力波速傳播特性54
4.1壓力波速經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?4
4.1.1前人經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?4
4.1.2考慮虛擬質(zhì)量力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?6
4.1.3空隙率對(duì)壓力波速影響60
4.2雙流體壓力波速模型61
4.2.1壓力傳遞模型61
4.2.2壓力傳遞控制方程63
4.3井筒多相流中壓力傳遞規(guī)律分析66
4.4含水合物油包水管道輸送體系的壓力波速研究71
4.4.1液相波速求解72
4.4.2模型驗(yàn)證74
4.4.3含水合物油包水波速變化規(guī)律分析74
4.5本章小結(jié)79
第5章井筒多相壓力響應(yīng)特性80
5.1壓力響應(yīng)求解及其在鉆井中應(yīng)用80
5.2大跨越管道油氣混輸壓力響應(yīng)特性研究84
5.2.1混輸量對(duì)壓力響應(yīng)時(shí)間影響86
5.2.2混輸管道出口壓力對(duì)壓力響應(yīng)時(shí)間影響86
5.2.3系統(tǒng)壓力對(duì)壓力波速的影響87
5.3本章小結(jié)88
第6章鉆井操作中單相波動(dòng)壓力演變特性89
6.1井筒單相波動(dòng)壓力模型89
6.2單閥門(mén)受波動(dòng)壓力影響94
6.2.1邊界條件94
6.2.2特性分析96
6.3雙閥門(mén)受波動(dòng)壓力影響98
6.3.1串聯(lián)閥芯流量系數(shù)99
6.3.2雙閥門(mén)2s/4s線性關(guān)閥閥芯受瞬變壓力99
6.3.3雙閥門(mén)6s/8s線性關(guān)閥閥芯受瞬變壓力100
6.3.4停輸再啟動(dòng)輸油管路瞬變壓力震蕩衰減101
6.4井筒受波動(dòng)壓力影響101
6.5泥漿泵失控/重載引發(fā)波動(dòng)壓力103
6.5.1邊界條件103
6.5.2特性分析108
6.6本章小結(jié)109
第7章鉆井操作中多相波動(dòng)壓力演變特性111
7.1井筒多相波動(dòng)壓力模型111
7.2關(guān)井引發(fā)的井筒波動(dòng)壓力115
7.3起下鉆引發(fā)的井筒波動(dòng)壓力119
7.3.1起下鉆邊界條件119
7.3.2波動(dòng)壓力特性分析124
7.4擬穩(wěn)態(tài)多相波動(dòng)壓力經(jīng)驗(yàn)公式127
7.5本章小結(jié)130
第8章鉆井嘴口壓力突變、分流及壓力損耗132
8.1多相嘴口壓力突變問(wèn)題132
8.1.1定水頭孔口泄流132
8.1.2管嘴泄流133
8.2壓力損耗計(jì)算134
8.2.1層流流態(tài)下的壓力損耗計(jì)算134
8.2.2紊流流態(tài)下壓力損耗計(jì)算136
8.2.3鉆頭噴嘴壓降136
8.2.4鉆井井筒循環(huán)壓耗137
8.3鉆桿分流器分流特性137
8.4本章小結(jié)142
第9章某深井井口壓力控制設(shè)備及鉆井設(shè)計(jì)143
9.1井口壓力控制裝備143
9.2井口裝置試壓情況145
9.3地層破裂壓力試驗(yàn)148
9.4鉆頭與套管尺寸設(shè)計(jì)150
9.5鉆具組合151
9.6減應(yīng)力套管柱設(shè)計(jì)154
參考文獻(xiàn)159
附錄一多相波動(dòng)壓力計(jì)算常用參數(shù)表164
附1.1雙缸雙作用鉆井泵排量表164
附1.2三缸單作用鉆井泵排量表165
附1.3API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿容積和排代體積表165
附1.4鉆鋌容積和排代體積表166
附1.5套管容積表167
附1.6井眼環(huán)空容積表169
附錄二多相波動(dòng)壓力計(jì)算附表170
附2.1鉆桿段環(huán)空中波動(dòng)壓力分布170
附2.2泥漿泵失控與重載對(duì)波動(dòng)壓力的影響175
附2.3氣侵量對(duì)波動(dòng)壓力滯后的影響181
附2.45s/5s兩步開(kāi)度關(guān)閥計(jì)劃閥芯所受瞬變壓力183
附2.5井筒多相流動(dòng)波速與壓強(qiáng)的關(guān)系186
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