井控理论与压井技术分析.doc

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1、摘要当井发生溢流,应立即关井，关井方式的合理选择必须考虑关井水击效应，以避免水击压力对裸露地层和井口装置造成的破坏。本文在分析影响水击因素的基础上，建立了水击效应的数学模型，并用特征线法以及ADINA有限元方法对水击数学模型进行了求解。最后在理论分析与实例计算的基础上，首次提出在井口装置上安装空气罐来减小水击压力的尝试。通过本文研究所得到的一些认识，对实际生产现场井口装备的配置、溢流关井方式的选择等具有一定指导意义。首先，本文简要介绍了当前水击计算的基本理论，包括水击数学模型及其求解方法，指出了当前水击数学模型中存在的不足。详细的分析了弹性模量

2、、管道尺寸、气体百分含量、固体颗粒含量等因素对水击效应的影响，其中影响最大的是气体百分含量和固体颗粒含量。随着颗粒含量的增加，水击波速随之上升；而气体含量与此相反，气体越多，水击波速将会越小。其次，以实际生产现场的溢流关井为物理模型，在一定假殴的基础上，建立了比以往模型能更加真实反映溢流关井水击效应的数学模型，即连续性方程、运动方程及定解条件，在所建立的数学模型里考虑了摩擦阻力的影响。同时，应用特征线法的原理．将数学模型的微分方程组转化成特征方程组，沿特征线对特征方程进行积分，并以差分方程形式代替积分形式对其求解。用所建立的模型及其解法进行的计

3、算充分表明：1)“硬关井”、“半软关井”、“软关井”井水击压力逐渐减小；2)由于耗散使井水击波动由井口、套管鞋到井底逐渐减小；3)井为两相流时产生的水击压力比单相流更小，气体有减小水击压力的作用。同时，为了进行对比分析，本文采用了现今最为流行的有限元法，即通用软件ADINA进行水击压力的计算。计算结果表明，ADINA与本文建立的水击数学模型的计算结果吻合较好。最后，对控制水击的措施进行了探索。在分析了常规的水击控制措施基础上，大胆借用其它工程过安装一个空气罐来减小水击压力的方法，提出在井口装置上也安装一个空气罐来控制关井水击的理论尝试。理论计算

4、表明，空气罐能有效的减小水击压力。只是考虑到现场井口已经比较复杂，对于该尝试是否可行，经济上是否有益还需要进～步的研究以及实验论证。关键词：水击压力;硬关井;特征线法;水击控制AbstractWhentheadditionalgasinfluxOCCURSinthebottomofawell，wemustclosethewellrightnow,Thewaterhammershouldbeconsideredwhileclosethewellinordertopreventthewaterhammerpressurefromwreckingth

5、eformationandtheblow-outpreventer(BOP)．Afteranalyzingfactorsimpactingthewaterhammer,thepapersetupthewaterhammermathematicmodel，applycharacterlinemethodandADINAsoftwaretosolvemodel．Thenthetheoreticcalculationshowthattheatmospherejarcandecreasethewaterhammerpressureandtheengin

6、eeringmeaningofresearchwaterhammerhasbeenbroughtforward：Ontheoneside，thewaterhammerisanimportantreferenceofclosuremethod；Ontheotherhand，thewaterhammerishelpfultothewellheadBOPchoice．Firstly，Thepaperdescribesbrieflythebasictheoriesofcurrentwaterhammercalculationincludingbothw

7、aterhammermathematicmodelandcalculativemethods；calculativemethodsoftheequationbeingscarcelyprecise．Moreover,detailedanalyzingfactorsimpactingthewaterhammer．Thosefactorsincludeelasticitymodule、pipelinesize、gascontent、solidgraincontent，act，Thepaperregardthegascontentandsolidgr

8、aincontentasthemostimportantfactor．Assolidgraincontentrise，thepressurewavep