【導(dǎo)讀】在鉆井過程中，為防止井涌、井噴、井噴失控等鉆井事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全高效的勘探鉆井作業(yè)，井控設(shè)備的可靠性顯得十分重要。近些年來，隨著鉆井技術(shù)和鉆井工藝的不斷發(fā)展，油田中深井、超深井和高壓油氣井越來越多，使得油氣田發(fā)生井噴失控的危險(xiǎn)性越來越高，因此，選擇關(guān)井技術(shù)對(duì)控制溢流和防止井噴等顯得尤為重要。目前，我國在井控過程中大多采用“軟關(guān)井”、“半軟關(guān)井”或“硬關(guān)井”三種關(guān)井方式，采用不同的關(guān)井方式，對(duì)井口裝備產(chǎn)生的作用也各不相同，我們必須從安全性、可靠性和時(shí)間等反面考慮。因此，如何選用合適的關(guān)井方式就成為了一個(gè)需要認(rèn)真研究并加以解決的問題。本文針對(duì)油田井控裝備的現(xiàn)狀，在對(duì)目前井控裝備和井控技術(shù)、流體模型研究的基礎(chǔ)上，開展了硬關(guān)井程序下的水擊模型的建立及不同因素下的井口壓力變化的有限元模擬，并對(duì)閘板防噴器殼體進(jìn)行了仿真分析。本論文主要完成了以下幾方面的工作：。對(duì)硬關(guān)井井口流場、進(jìn)行分析。

　　

【正文】 由上表可以看出當(dāng)流速變化很小時(shí)，壓力變化很大。流速是影響壓力波動(dòng)的最大因素。 本章主要運(yùn)用ADINA軟件模擬1500米井口流場分析。主要做了三方面的事情：一、通過對(duì)比不同時(shí)間關(guān)井確定了最佳關(guān)井時(shí)間；二、對(duì)8秒關(guān)井各井段壓力進(jìn)行了測量，知道壓力波動(dòng)在井口處是最大的以及波動(dòng)變化的最大值；三、對(duì)井口流速前進(jìn)行了測量，了解井內(nèi)流速的變化規(guī)律。進(jìn)行上述試驗(yàn)得到以下結(jié)論：一、流體流型為分散泡狀流；二、最佳關(guān)井時(shí)間為8秒左右；三、井口壓力波動(dòng)最大，最大變化值大概為5MPa；四、流速變化規(guī)律為關(guān)井前流速是不斷增加的，到關(guān)井后流速變?yōu)?；五、流速是影響壓力波動(dòng)的最主要因素。減小水擊的方法有很多，我認(rèn)為最直接的方法就是加一個(gè)空氣包?？刂苹驕p弱水擊的一個(gè)有效辦法是延長閥門的關(guān)閉時(shí)間。關(guān)閥時(shí)間越長, 閥門處的水擊壓力越小。這就是半軟關(guān)井方式。但這種方法對(duì)于希望迅速、完全的關(guān)閉井口的硬關(guān)井方式顯然行不通。如果井底溢流一發(fā)生就及時(shí)地關(guān)井, 此時(shí)井口流速較小, 即使采用硬關(guān)井方式關(guān)井, 水擊壓力也不大。采用適當(dāng)增大鉆井液黏度的方法也可減少硬關(guān)井時(shí)的水擊壓力。但是, 流動(dòng)摩阻太大, 既多消耗泵功率, 又可能制造井下事故, 不是理想的辦法。通過對(duì)相關(guān)行業(yè)減小水擊措施的分析研究, 認(rèn)為在井口四通上增加1個(gè)空氣罐的方法值得嘗試。在井口裝置上增加1個(gè)空氣罐接口簡單易行,且控制水擊效果好, 已經(jīng)在長輸管道、石油庫得到了廣泛地應(yīng)用。而且, 空氣罐還可以吸收由于瞬時(shí)關(guān)井而產(chǎn)生的噪音?？諝夤奘且环N密封型圓柱罐, 可以安裝在井口四通上, 其下部用短管與管道連接, 見圖61?？諝夤迌?nèi)上層為壓縮空氣, 下層為同類型的鉆井液。由于空氣具有可壓縮性, 當(dāng)采用硬關(guān)井產(chǎn)生水擊時(shí), 一部分鉆井液進(jìn)入空氣罐, 使空氣罐內(nèi)氣體受壓并消耗水擊能量。壓縮空氣做功, 因而壓力波波峰將會(huì)削減。 相反, 當(dāng)負(fù)壓波傳至空氣罐時(shí), 罐內(nèi)壓力大于井內(nèi)壓力, 罐內(nèi)的鉆井液就會(huì)流入管道, 此時(shí)罐內(nèi)空氣膨脹, 可以減輕井內(nèi)的水擊[36]。 圖61增加空氣包的井口裝致謝四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去?；厥姿哪辏〉昧诵┰S成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。 最后，我要特別感謝韓傳軍老師、張杰師兄。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì),使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此表示衷心的感激.韓傳軍老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的教導(dǎo)。同時(shí)感謝師兄張杰對(duì)我的幫助。參考文獻(xiàn)[1] 岳戈，[2] 岳戈，[3] 張東鵬,裴學(xué)良. 國內(nèi)井控新技術(shù)和新設(shè)備及其研究方向[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2008,(08)；[4] [M].北京:石油工業(yè)出版社，1992；[5] 肖力彤,宋振華,楊登樹. 特大型鉆井單閘板防噴器的研制[J].石油機(jī)械, 2006,(07)；[6] 李相方，胡湘炯，陳庭根垂直環(huán)空空氣泥漿氣液兩相流實(shí)驗(yàn)研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)，1995, 19( 4): 4548；[7] [J].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展，1998, A 13(4)；[8] 陳達(dá)海，付建華，駱進(jìn)， [J].鉆采工藝, ；[9] 陳家瑯，石在虹，許劍鋒垂直環(huán)空中氣液兩相向上流動(dòng)的流型分布[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1994,18(4):2326；[10] :，；[11] 莊湘琦,李相方,剛濤,隋秀香,唐恩高. 欠平衡鉆井井口回壓控制理論與方法[J]. 石油鉆探技術(shù), 2002,(06) .；[12] 國洪領(lǐng), 胡湘炯. 井涌過程仿真技術(shù)的研究[J]. 石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1992,(06)；[13] D. W. Dodge, and A. B. Metaner, Turbulent Flow of NonNewtonian System[J]., No. 2, 189204；[14] .[J]水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展，1998, A 13(4)；[15] 李相方，[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993；[16] 李欽華,王朝暉,[J].石油庫與加油站,2005，(04)；[17] 駱發(fā)前,何世明,黃楨,李榮,范興亮,陳遠(yuǎn)儒,[J].天然氣工業(yè),2007,(05)；[18] (高等學(xué)校教學(xué)用書)[M].石油工業(yè)出版社，1990；[19] [英][M].水利電力出版社，1987；[20] 郭永峰,金曉劍. 用微分方程描述井涌過程[J]. 石油鉆探技術(shù), 2004,(03)；[21] [J].油氣儲(chǔ)運(yùn),1997年第16卷第9期:46；[22] [J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2000,19(6):4648；[23] [M].石油工業(yè)出版社，1984年3月；[24] [M].石油工業(yè)出版社，1993年7月；[25] [M].石油大學(xué)出版社，1994；[26] 葉宏開，何楓，[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1993: 1721；[27] SY/，地面防噴器及控制裝置，防噴器[S].北京:；[28] 付海龍, 王金友, [J].石油機(jī)械, 2008,(08)；[29] 晏祥慧，齊明俠，[J]. 石油礦場機(jī)械, 2006,(06)；[30] ，1998 (11)；[31] Wylie . Streeter [M].水利電力出版社，1983；[32] [M].四川：西南石油學(xué)院出版社,；[33] [J].石油鉆采工藝，2002年(第24卷)第1期；[34] 閻凱，[J].地球物理學(xué)進(jìn)展, 2008,(02)；[35] .“硬關(guān)井”水擊壓力計(jì)算及其應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，1995年第23卷第3期:13；[36] 第28卷第3期[37] 張寧生. 常用流體壓力對(duì)管柱的作用[J]. 石油鉆采工藝,1982,4(5)：73～84[38] Gregory M J. The stress—strain behavior of filled rubbers at moderate strain[J].Plastics and Rubbers Materials and Applications,1979,4(4):184～188[39] Yamashita Y. Kawabata S. Approximated form of the strain energy density function of carbon black filled rubber for industrial applications[J]. Polymer Science Technology,1993,20(2):T/52～T/64[40] Kawabata S,Kawai H. Strain energy density function of rubber vulcanizate from biaxia extension[J]. Adv Polymer Sci,1977,24:90～124[41] Hocine Bechiar et energy density function for carbon black filled rubber vulcanized for industrial applications[J].Mecanique amp。 Industries,2002，3： 245~252[42] Yeoh O H. Characterization of elastic properties of carbon blackfilled rubbe vulcanizates[J]. Rubber Chemistry And Technology,1990，63（5）：792~805[43] Ogden R W. Large deformation isotropic elasticity―on the correlation of theory and experiment for inpressible rubberlike solids[J].Proc R Soc Lond Ser A, 1972,326:565～584[44] Pattern Prediction. In: Presented at the 4th International Conference on Multiphase Flow. Nice, France, 1989. J. Energy Resource Technology；[45] NEAL JADMS. Well Control problems and Solutions. , nenn nubleshine Co,1980；