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深水海底举升钻井系统U型管效应研究
  • ISSN号:1673-1506
  • 期刊名称:《中国海上油气》
  • 时间:0
  • 分类:TE242[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249, [2]北京工业大学,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目“控压钻井测控理论及关键问题研究(编号:51334003)”;国家自然科学基金重点项目“海洋深水浅层钻井关键技术基础理论研究(编号:51434009)”;国家自然科学基金面上项目“基于模型预测控制理论与状态机架构的控压钻井压力控制方法研究(编号:51374223)”; 中石油集团公司科学研究与技术开发项目“高研磨地层破岩新技术研究(编号:2014A-4211)”部分研究成果
中文摘要:

对于深水海底举升钻井系统,由于钻杆内和环空内的液柱压力不平衡会产生U型管效应,因此精确地预测U型管效应发生时的井筒流动特性和U型管效应持续时间对于钻井操作和井控安全具有重要意义。基于流体力学理论,建立了U型管效应数学模型,并将计算值与实验测量值进行对比,验证了所建模型的准确性。分析了发生U型管效应时钻杆内液面深度、环空排量、泥浆池增量和井底压力随时间的变化规律,在此基础上提出了U型管效应过程中的溢流监测方法,同时分析了钻井液黏度和喷嘴直径对U型管效应的影响规律。本文研究结果可为深水海底举升钻井系统发生U型管效应时的安全作业提供指导。

英文摘要:

For the subsea mud-lift drilling system, a U-tube effect will occur due to the imbalance between the liquid column pressure within the drillstring and that in the annulus. For smooth drilling operations and safe well control, it is very important to accurately predict the flow behavior and the duration of the U- tube effect. In this paper, based on the fluid mechanics theory, a mathematical model of U-tube effect was developed and validated with experimental, data. With this mathematical model, the fluid level in drill string, flow rate in the annulus, pit gain, and bottomhole pressure under U-tube effect can all be obtained. Based on the transient flow characteristics, a method of kick detection during the U-tube effect was proposed. Furthermore, the influences of mud viscosity and nozzle size on the duration of U-tube effect were analyzed. The results will provide a theoretical guidance for the operation security during the U-tube effect for subsea mud-lift drilling systems.

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期刊信息
  • 《中国海上油气》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国海洋石油总公司
  • 主办单位:中海油研究总院
  • 主编:邓运华
  • 地址:北京市朝阳区太阳宫南街6号院2号楼1203室
  • 邮编:100028
  • 邮箱:coog@cnooc.com.cn
  • 电话:010-84522635
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-1506
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5339/TE
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:3357