用于精細(xì)控壓鉆井的電動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的深度、廣度持續(xù)增加,石油鉆探正向著復(fù)雜地層發(fā)展。在復(fù)雜地層中,由于破裂壓力(漏失壓力)與地層孔隙壓力(坍塌壓力)之間的壓力窗口比較狹窄,使用常規(guī)的鉆井方法常出現(xiàn)溢流或井漏等復(fù)雜情況。常規(guī)的近平衡壓力鉆井方式已不再適應(yīng)狹窄壓力窗口地層的鉆井,精細(xì)控制壓力鉆井技術(shù)就是針對(duì)狹窄壓力窗口情況而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)鉆井工藝技術(shù)。
　　 在精細(xì)控制壓力鉆井技術(shù)中,井口回壓大小的確定是壓力控制的基礎(chǔ),本文結(jié)合精細(xì)控壓鉆井各工況

2、的控制流程,在環(huán)空多相流動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,建立了精細(xì)控壓鉆井井口回壓計(jì)算模型,通過(guò)實(shí)例計(jì)算分析,理論上驗(yàn)證了井口回壓模型的合理性。
　　 節(jié)流閥開(kāi)度與節(jié)流壓力的函數(shù)關(guān)系是節(jié)流控制系統(tǒng)編程的基礎(chǔ)和核心,本文建立了錐形節(jié)流閥的Fluent數(shù)值模擬計(jì)算模型,通過(guò)模擬計(jì)算不同粘度、密度、排量和開(kāi)度等參數(shù)組合下的節(jié)流壓力,建立了包含開(kāi)度、密度和排量三參數(shù)的節(jié)流閥開(kāi)度與節(jié)流壓力函數(shù)模型,用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值計(jì)算模型進(jìn)行了平移修正,得到了精度較高的

3、適合于工程應(yīng)用的節(jié)流閥開(kāi)度與節(jié)流壓力函數(shù)模型。
　　 通過(guò)對(duì)常用的兩種節(jié)流壓力控制系統(tǒng)控制策略的對(duì)比分析,提出了電動(dòng)節(jié)流壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器與節(jié)流閥進(jìn)行了力學(xué)分析,理論上驗(yàn)證了電動(dòng)執(zhí)行器控制系統(tǒng)的可行性。在電動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)PLC和電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行了選型和驗(yàn)證。
　　 本文在分析計(jì)算井口壓力和節(jié)流壓降的基礎(chǔ)上,所提出的電動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)克服了現(xiàn)行控制系統(tǒng)的不足,可以用于精細(xì)控壓鉆井的井口回壓