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煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井环空流动特性研究

张义

   煤层气,俗称“瓦斯”,是煤矿瓦斯突出与瓦斯爆炸事故的主要根源,其主要成份甲烷的温室效应是CO2的20倍,直接排放到大气中严重污染环境。我国煤层气资源十分丰富,全国陆上煤田埋深浅于2000m的资源量为36.81×1012m3,“西气东输管线”又途经鄂尔多斯盆地、沁水盆地等6大主要煤层气富集区,因此对煤层气的合理有效开采既具备良好的经济效益和社会价值,又具有重要的战略意义。 羽状水平井充气欠平衡钻井技术是近几年来国内外开展研究和应用的一项提高低渗储层煤层气采收率的新技术,利用该技术可以实现水平井煤层段欠平衡钻进,从而达到保护煤储层,减少煤储层伤害的目的。本文所研究的煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术采用的是双井筒结构注气模式,即羽状水平井通过与之连通的临近直井注气来实现在煤层中的欠平衡钻进。在这种充气欠平衡钻井模式下,在水平井与直井连通注气以后的水平及分支井段钻进过程中,注气点以后的水平井筒环空内流体流动为液固两相流(钻井液、岩屑);注气点之前的主水平井直井段和水平井段环空内流体流动为多相流(钻井液、岩屑、注入气体)。本文结合现场井例首先建立物理模型、优选数学模型,以注气点以前的水平及竖直井筒环空内多相流流动为研究对象,以常规水平和竖直井筒内气液、液固两相流流动规律和气液固多相流流动规律为参照,结合井例基本参数,通过编程与数值计算,对不同钻井液排量和不同注气量条件下羽状水平井环空内各流体参数进行了计算和分析,阐述了各参数沿井深的变化规律,并结合欠平衡钻井工程要求,对不同环空注气量条件下钻井液排量及不同钻井液排量下的环空注气量进行了优化,通过与现场实际施工参数对比,初步验证了所建物理模型、所选数学模型及其计算结果的可靠性。……   
[关键词]:煤层气;羽状水平井;充气欠平衡钻井;流动特性;多相流;环空压降
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国石油大学2008年