水平井砾石充填防砂技术研究及应用

摘要

目前有关水平井砾石充填的数学模型大都是与时间无关的分析模型，不能描述水平井砾石充填的全过程；这些模型忽略了携砂液向地层的滤失，仅能用于完全充填的情况；很多物理量之间的复杂关系被由物理模拟结果回归得到的简单经验关系所取代，计算结果的可靠性值得怀疑。针对这些问题，利用质量守恒方程、动量守恒方程、辅助方程共同组成了描述水平井砾石充填的数学模型。同时，由于各参数影响充填效果的机理复杂，充填率与各施工参数之间难以建立显式的关系方程，因此利用已知参数如井身结构、筛管尺寸、砾石参数、携砂液性能、地层孔渗等，通过正交试验对影响水平井砾石充填效果的砂浆排量、携砂比、携砂液粘度、冲筛比、水平井段长度、砾石密度和滤失强度等进行了优化，并从4口井的防砂施工生产效果可以看出，单井平均日产液量达到了24.6t/d，井口化验含砂量都小于0.01％，完全达到了防砂设计的要求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号说明

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第1章前言

第2章水平井砾石充填数学模型

2.1质量守恒方程

2.1.1砂床上部环空砾石砂浆的质量守恒方程

2.1.2筛套环空中沉积砂床质量守恒方程

2.1.3冲筛环空中携砂液质量守恒方程

2.2动量守恒方程

2.2.1冲筛环空中携砂液动量守恒方程

2.2.2砂床顶部筛套环空砂浆动量守恒方程

2.2.3充填前沿前方筛套环空动量守恒方程

2.3各流动系统间的耦合方法

2.3.1冲筛与筛套环空的流动耦合

2.3.2地层与筛套环空流动的耦合

2.4充填沉积井段数学模型

2.4.1数学模型

2.4.2模拟计算方法

2.5充填前沿前方井段数学模型

2.6变质量条件下固液两相摩阻系数计算

2.6.1单相流体与普通管壁的摩阻系数计算

2.6.2带有孔眼的管壁摩阻系数计算

2.6.3出流或入流情况下裸眼井壁摩阻系数计算

2.6.4悬浮液与沉积砂床表面的摩擦系数计算

2.7本章小结

第3章水平井砾石充填参数优化设计

3.1正交试验设计原理

3.2正交试验结果分析方法

3.3施工参数组合的综合评价指标

3.4水平井砾石充填正交数值试验及结果分析

3.5影响因素的敏感性分析

3.5.1砂浆排量对充填效果的影响

3.5.2携砂比对充填效果的影响

3.5.3携砂液粘度对充填效果的影响

3.5.4冲筛比对充填效果的影响

3.5.5滤失强度对充填效果的影响

3.5.6水平井段长度对充填效果的影响

3.5.7砾石密度对充填效果的影响

第4章矿场试验及防砂效果分析

4.1矿场试验

4.1.1试验井例1

4.1.2试验井例2

4.2防砂效果

第5章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果