无隔水管钻井U形管效应计算模型研究

摘要：

无隔水管钻井(RMR)在无钻柱阀的情况下停泵、接单根或起下钻会发生U形管效应.U形管效应增加了钻井非作业时间,且发生U形管效应期间井底压力变化复杂,钻井液池液面不断升高,影响溢流的准确判断.鉴于此,基于流体力学中的一元不稳定流动理论,结合RMR钻井工艺,详细推导了U形管效应的不稳定流动模型.根据该模型研究了U形管效应持续时间、钻杆内液面下降高度、液面流速和加速度、返出流量以及井底压力随时间的变化规律,也分析了影响U形管效应持续时间和井底压力变化的因素,同时还提出了RMR钻井存在零立压排量概念,该排量是钻柱内充满钻井液所必需的最小海面泵排量.研究结果表明:不同停泵排量都会快速下降到零立压排量,随后逐渐减小;零立压排量对于实现RMR安全钻井和水力参数优选都具有重大意义.研究结果可为认识RMR钻井U形管效应和缩短U形管效应持续时间提供理论依据.

关键词：无隔水管钻井、U形管效应、零立压排量、井底压力、数学模型

所属期刊栏目：47

分类号：TE951(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金项目“深水钻井隔水管-导套管力学特性研究与水下井口稳定性分析”51574261;国家科技重大专项“钻井工程设计邻井信息分析系统及重点井钻井作业风险远程实时预警软件开发与应用”2016ZX05020006-005

在线出版日期：2019-06-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：76-84