泡沫流體沖砂洗井?dāng)?shù)值模擬研究及應(yīng)用

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1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）博士學(xué)位論文泡沫流體沖砂洗井?dāng)?shù)值模擬研究及應(yīng)用姓名：孫茂盛申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：油氣田開發(fā)工程指導(dǎo)教師：李兆敏20070401泡沫流體沖砂洗井?dāng)?shù)值模擬研究及應(yīng)用孫茂盛(油氣田開發(fā)工程)指導(dǎo)教師：李兆敏教授摘要通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)油田常用的幾種發(fā)泡劑進(jìn)行了篩選，從發(fā)泡能力、抗鹽性、抗油性和抗溫性等幾個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示LJI-I．03發(fā)泡劑具有良好的性能，將8％0作為L(zhǎng)JH一03發(fā)泡劑的最佳發(fā)泡濃度。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定(O．4-0．6)％CMC—HV+(0．3-0．5)％PAM作為穩(wěn)定劑體系。通過(guò)落球法測(cè)得了泡沫流體

2、的靜態(tài)粘度隨泡沫質(zhì)量的變化關(guān)系。論文以直井、斜井、水平井沖砂洗井的正循環(huán)方式為研究對(duì)象，利用FLUENT軟件中的離散相模型對(duì)泡沫流體在油套環(huán)空中的攜砂能力進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。得到了不同直徑的砂粒在泡沫流體中的攜砂率和停留時(shí)間隨環(huán)空管道傾角和泡沫流體流速的變化關(guān)系，與相同條件下水的性能進(jìn)行了比較，并進(jìn)行了定性分析。從模擬結(jié)果可以看出泡沫流體具有良好的攜砂能力，而且更適合于水平井的沖砂洗井。環(huán)空偏心使得泡沫流體的攜砂率降低，而對(duì)接近水平段的影響尤為突出，對(duì)接近豎直段的影響較小。在現(xiàn)場(chǎng)泡沫流體沖砂作業(yè)中應(yīng)盡量減小油管的偏心，保證較高的攜砂率。根據(jù)質(zhì)量守恒方

3、程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程建立了泡沫流體沖砂洗井的數(shù)學(xué)模型，該模型可以用于沖砂洗井井口參數(shù)設(shè)計(jì)。編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，通過(guò)算例對(duì)井筒內(nèi)泡沫流體循環(huán)過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到環(huán)空回壓與井口注入壓力、井底壓力、井口注入氣體流量、泡沫基液的流量之間的關(guān)系。從計(jì)算結(jié)果可以看出，環(huán)空回壓對(duì)其它各參數(shù)的影響較大，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意對(duì)環(huán)空回壓的控制。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)可以看出，該程序能夠滿足直井、斜井、水平井沖砂洗井的要求，泡沫沖砂有效防止了沖砂液漏失，能夠順利建立起油套循環(huán)，并且沖砂洗井后能夠迅速恢復(fù)生產(chǎn)，產(chǎn)量還有一定的增加。泡沫流體沖砂洗井技術(shù)是清除低壓油井井底出砂的一

4、項(xiàng)有效措施。論文的結(jié)論對(duì)完善泡沫流體沖砂洗井理論，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用具有重要的意義。關(guān)鍵詞：泡沫流體，非牛頓流體，沖砂洗井，攜砂能力，數(shù)值模擬StudyonHorizontalWellSand—flushingwithFoamFluidSUNMao—shengDirectedbyProfessorLIZhao‘nlinThroughlaboratoryexperiment,severalkindsoffoamingagentswhichareoftenused證oilfieldareresearched．11leabilitiesoffoaming，sal

5、tresistance，oilresistance，andtemperatureresistanceoftheagentswereextimated．TheresultshowsthatLJH一03hasgoodperformance．a(chǎn)ndthebesteoneertationofLJH一03isO．8％．nIecompositionofstabilizersystemis(0．4—0．6)％CMC—HV+(0．3—0．5)％PAM．Rheologyandstaticviscosityoffoamfluidweregained．Sand-flush

6、ingofdirectwell，inclinedwellandhorizontalwellwasresezrched．DiscretephuscmodeinFLUENTwasusedtosimulatesandcarryingcapabilityoffoamfluid，andrelationsofsandcarryingrateandresidencetimeinfoamfluidtoinclinationangleofannularpipeandfluidyelocitywereresearched．11lesimulationresultsoff

7、oamfluidWel"ecomparedwiththatofwateronthesamecondition,andqualitativeanalyseswereprovided．-ItCallbeseenthatsandingcarryingcapabilityoffoamfluidismuchbetter,anditisespeciallysuitableforsand-flushingofhorizontalwell．Sandcarryingrateisincreasedwiththeincreaseoffoamfluidveloeity,an

8、ditisdecreasedbecauseofannularspaceeccentricity．Theimp