Разработка модели течения жидкости при бурении с управляемым давлением

Работу выполнил студент кафедры "Теоретическая механика" Ершов Дмитрий (Группа 05).

Руководители

Руководитель : к.ф.-м.н Александр Аневич Ле-Захаров

Аннотация

Процесс бурения скважин – это сложный многоэтапный процесс, занимающий важнейшее место в технологической цепочке строительства скважин. Наиболее перспективной технологией для бурения интервалов с узким окном бурения, разницей градиентов порового/пластового давлений и давления гидроразрыва является бурение с управляемым давлением, либо MPD (Managed Pressure Drilling). MPD представляет собой настраиваемый процесс, позволяющий осуществлять точный контроль давления в затрубном пространстве по всей длине скважины. Данный подход позволяет снизить риски при бурении, повысить его эффективность, а также бурить ранее не подлежащие разбуриванию скважины. Среди основных преимуществ бурения под контролем давления можно назвать улучшение параметров процесса бурения за счет применения замкнутого контура, а также контроль основных параметров системы, таких как противодавление, плотность флюида, реологические свойства флюида, уровень флюида в затрубном пространстве, потери циркуляционного давления на трение в затрубном пространстве.

Данная работа посвящена изучению течения жидкости при бурении методом с управляемым давлением. В основной части работы будет разработана математическая модель описания течения жидкости в замкнутом трубопроводе, а также описаны случаи притока и поглощения жидкости в системе. Будет построен экспериментальный стенд с заданными техническими характеристиками и введены поправки и допущения в рамках данного исследования. Далее будет сделан подбор и подключение контрольно-измерительной аппаратуры установки и разработаны алгоритмы получения информации о состоянии системы. На завершающем этапе исследования необходимо провести анализ математической модели и экспериментальных данных, а также же реализовать программу управляемого клапана для случаев притока или поглощения жидкости.

Результаты

• Разработана гидравлическая модель одномерного трубопровода для описания течения бурового раствора в скважине
• Разработан настраиваемый экспериментально-демонстрационный стенд бурения с управляемым давлением
• Построена KV-характеристика управляемого клапана, найден коэффициент пропорциональности для контроля давления с использованием управляемого клапана
• Получены уравнения для описания скоростей в случае изменения количества жидкости в системе
• Сделана оценка времени снятия показаний для точной корректировки давления
• Реализован алгоритм корректировки давления в случае изменения количества жидкости, получена устойчивость в случае притока