Drillbeach---第三章 Drillbench Hydraulics User Guide

第三章  Drillbench Hydraulics User Guide 算法

1.  引言數據庫

對於執行在鑽進操做期間,一口油井的穩定狀態的水力學參數的計算,水力學是一個很好的工具。在鑽井過程當中的壓力的計算、當量粘度、速度&ECD都會在Hydraulics模型中被計算出來。在Surge&swab,壓力的計算、ECD、返回率&最大管柱移動速率都會被計算出來。對於執行Bit optimization和對於一序列的流體流量的Volumetric displacement的計算,這裏一樣也有最優的選項。這個程序也包含了一個很容易去使用的Sensitivit analysis功能。瀏覽器

Hydraulics用戶界面由4個主要的區域組成;窗口頂部的菜單工具條,在主要的Hydraulics窗口中左邊是一個導航欄,而右邊是一個數據輸入窗口,以下圖所示。安全

程序中有三個導航組:InputExpert input用於輸入的瀏覽器,對於計算&輸出的瀏覽器的是Calculation。數據輸入窗口是顯示輸入參數,仍是顯示計算出的參數徹底取決於瀏覽器的選擇。ide

若是是想輸入數據的話,選擇輸入瀏覽器。若是是想計算的話,選擇計算瀏覽器。函數

The menu line(菜單行)工具

    一個標準的菜單行是包含File、Edit、View、ToolsHelp條目。文件操做,選擇視圖和仿真控制均可以在這裏完成。測試

The toolbar(工具條)優化

    標準的命令就有File->New,File->Open,Save,Copy,Cut,PasteUndo,他們都被放置在一個工具條中,方便用戶訪問。這些命令也能夠經過標準的Windows鍵盤快捷鍵來輸入。ui

Navigation bar(導航工具欄)

     導航工具欄包含:

一、Input是指常常被使用的輸入參數的詳細的說明。

二、Expert input是指專家級或者可選參數的詳細解釋功能。

    三、Simulation是指結果的計算和輸出。

Data entry window(數據輸入窗口)

    要麼顯示輸入參數或者是計算出的輸出參數,這取決於您在導航欄中的當前選項。

 

2.  INPUT(輸入)

2.1 Input parameters(輸入參數)

    在計算能夠被執行以前,在數據輸入視圖中,基本的數據是必需要輸入的,或者從一個輸入文件中加載。爲了可以輸入對應的數據,您能夠從輸入導航中選擇一個。經過點擊對應的導航菜單的瀏覽器,來在七個數據輸入視圖中輸入。

2.2 The input file(輸入文件)

    輸入文件包含全部的數據描述的狀況。然而,可操做的參數如泵速和ROP必須在模擬器窗口中直接給定。

新的案例或者經過建立一個新的文件來建立,或者直接編輯舊的文件。對於模擬器須要的數據能夠從庫中來選擇,或者在輸入參數表單中指定。關於輸入參數表單和庫的詳細將會在後面的章節進行描述。

若是您已經有了舊的Drillbench版本,您能夠正常打開您的輸入文件,您將會注意到一點,您的輸入已經被更新了。注意,這個更新是不可逆的---從這個版本保存的文件是不能在舊的Drillbench版本中保存的。

    當使用Hydraulics來建立一個輸入文件時,對於地層參數和物理模型,都是假設的默認值。選擇的默認值是適合「typical case」的。從File菜單中選擇New,生成一個新的輸入文件。

    使用其餘的Drillbench程序建立的輸入文件一樣能夠在Hydraulics中使用,由於全部的Drillbench程序共享全部相同的數據模型。

2.2.1 Library(庫)

在參數輸入的部分來輸入數據。其中一些輸入數據能夠從庫中選取。

對於數據的重複使用,庫是一個好工具,而且他包含了關於流體、管柱、套管和工具的信息,他們可能在不少操做中被使用。案例的具體數據在參數輸入部分來輸入。他們是些典型的軌跡測量數據、操做環境和溫度數據。從庫中存在的條目在參數輸入部分被選擇出來,而這些條目有「Wellbore geometry」,「String」「Mud」

    項目/組件,他們能夠在庫中找到或者保存下來。

一、Riser。

二、Casing/Liner。

三、String components。

四、Bit。

五、Mud(Drilling fluid)。

    在庫中找到一個具體的項目或者組件,他提供給一個選項來過濾出一些具體的項目或者組件。您能夠設立幾個不一樣的過濾器來使您在庫中查找的更精準。若是您沒有選擇使用過濾器選項,對於一些明確的類型,在庫中全部的項目或者組件將會被一一列出。

   在庫中,若是您找不到合適的項目或者組件,您能夠手動的詳細描述出項目或者組件的全部屬性,而後經過在名字上右擊鼠標,來添加這個項目或者組件到庫中。

2.2.2 Range checking(範圍檢測)

    大多數輸入參數都有一個肯定的最小和最大值的範圍。若是一個輸入值超出了他本身的範圍,Hydraulics經過設置輸入字段變成亮紅色的背景顏色來突出這個值。當鼠標指針移動到系統認爲無效的字段處時,這個字段有效的範圍被顯示在窗口底部的狀態欄中。

2.3 Input navigators and menus bars(輸入的瀏覽器和菜單欄)

    這個瀏覽器欄以下圖左側顯示,他們會在隨後的章節裏詳細描述。輸入的瀏覽器的內容被總彙於此。

   爲了添加或者刪除表單中的行,使用下面的命令:

   一、Ctrl+Ins:爲額外的套管添加一條新行。

   二、Ctrl+Del:刪除行。

   當鼠標指針在表單上時,注意提示項顯示在窗口底部的狀態條中。

2.3.1 Description(描述)

   使用Description窗口來詳細描述當前的案例。輸入能夠自我解釋,而且他是由能肯定一個案例的須要的基本信息組合而成。使用註釋行來區分在相同案例下的幾種執行的計算。

2.3.2 Formation(地層信息)

    地層輸入包含了全部關於地層環境的信息,而這個地層環境是準備鑽開的地層。不一樣的水平層是有每一層的屬性集合在一塊兒定義的。

對於海上的井最少有兩項要求填寫的:海水和地層。若是關於不一樣地質分層的地質學上和物理學上的屬性,與他們的更多知識都是能夠得到的,那麼一些帶有不一樣屬性的地質分層都是能夠被具體定義的。

 對於海水的描述也能夠被區分開來。這對於深海井是很是重要的。他能夠在不一樣的井深去選擇不一樣的溫度梯度。

    對於海水和地層給定的是默認的值。然而,他的默認值也是能夠被改變的,這是由於地熱梯度能夠做爲一個材料屬性來被定義。值得注意的是,即便其餘的屬性是相同的,若是地熱梯度改變成了一種新的巖性,他也應該被定義。

   這個窗口由五部分組成。這前三個部分指定了名稱和頂界和底部的深度。列4包含了地熱梯度。列5包含了爲不一樣地層的編輯屬性的選項。他們的屬性被設置成默認值,而且僅在其餘值被使用後才能被改變。

2.3.3 Survey(軌跡測量數據)

    對於軌跡測量數據的輸入數據包含有測量井深、井斜和方位。模擬器經過使用最小的曲率算法來計算真垂直深度(TVD)。該角度做爲與垂直平面的偏離來表示,也就是說90度表示水平面。兩個點之間的角度是兩點之間的平均角。模擬器能夠處理水平井,建議角度不要超過100度。這個窗口是可選的,而且若是沒有數據輸入,那麼這口井被認爲是直井。

    測量軌跡數據也能夠手動輸入,從一個電子表單中複製或者從一個已經存在的軌跡數據文件中導入。以下圖所示的測量軌跡數據和井眼軌道的二維草圖。

    井斜數據一樣可使用File->Import->Survey data或者RMSwellplan data從文件中導入進入。

    RMSwellplan選項打開一個File對話框,其中的*.dwf文件能夠被選擇。而測量數據的導入方式與打開一個文件的導入工具不一樣,以下圖所顯示。

    導入工具是很是經常使用的,而且能夠處理不一樣的單位,不一樣的列的順序或者他的分隔符。他一樣能夠處理任何數量的頁眉或者頁腳。

     測量數據文件可使用三維的模式預覽,經過選擇View->Survey plot

2.3.4 Pore pressure and Fracture pressure(孔隙壓力和地層破裂壓力)

    選項窗口定義了孔隙壓力和對應的各類井深處的地層破裂壓力。

    在上部的表單中來給出測量井深和對應的孔隙壓力梯度,而測量井深和相對應的地層破裂壓力在下部的表單中給出。而這些數據信息的做用是顯示出相對應的TVD值。

    孔隙和破裂壓力梯度被繪製出來,本意是用來對輸入數據的圖形進行校覈。

2.3.5 Wellbore geometry(井身結構)

    這個窗口定義了設計的鑽井過程當中所使用的套管。套管的類型能夠從庫中進行選擇。從庫中的第一列的下拉列表中進行選擇。一旦一種類型的套管被選擇後,懸掛器和其設置的井深就必需要給定。套管設計的草圖被繪製在窗口的右邊。

Riser(隔水管)

     隔水管是經過長度和隔水管類型來指定的。在庫中有與隔水管類型相關的表單。

Casing/Liner(套管/尾管)

     基於實際的狀況,溫度模型是二維的,正常的狀況下包括了全部的套管和與他們在一口井中具體詳細的相關材料。若是動態溫度模型不許備使用,那麼他足夠去指定在套管和襯管的最內層的數據,而列「Hole diameter」、「Top of cement」、「Material above cement」中的數據將不會被使用。

     在套管和襯管窗口中的每一行被用來指定了一種套管柱的必要的信息。

    第一列包含了套管/尾管的名稱。他的下拉按鈕含有與套管和尾管相關的庫。全部關於他的尺寸和屬性均可以從庫中找到。

    第二列是懸掛器的深度。他指定了套管的起始點的位置。懸掛器的深度每每與水的深度相等。若是這裏是深尾管,那麼對於他們的懸掛器的深度也應該被指定。

    第三列被用來指定套管的下深。

    在第四合第五列中,用來指定尾管和套管的外徑尺寸(這些值能夠從庫中選取,一樣能夠手動更新)。

   在第六列中,用來指定套管外的井眼直徑。

   在第七列中,用來指定水泥環的頂部位置。第八列指定了固井水泥的材料。注意,即便他固在海牀上,那麼在水泥柱的頂部是一段海水液柱。

    最後一列有一個選項來手動更新一些套管的屬性,包括了熱物理屬性。

Open hole(裸眼)

     您經過從套管鞋開始的裸眼段的長度和井眼尺寸來完善裸眼的相關信息。

2.3.6 String(鑽柱)

    您能夠在計算中選擇使用工具接頭。您必須指定一個平均標準長度,是爲了讓程序計算一些工具接頭的長度。

     從庫瀏覽器中選擇組件來配置鑽柱。在表單的第一個列中的下拉列表中選擇來執行。全部的組件,包括底部鑽具組合(BHA)是從表單中的鑽頭向上開始定義。

他能夠經過修改一個已經存在項目的尺寸來建立一個帶有用戶自定義的尺寸。注意,這僅是爲測試項目是否存在庫中而定義的。爲了添加新項目到庫中,在組件上右擊鼠標。

一樣能夠經過點擊選擇組件的最後一列來編輯/視圖不一樣組件的屬性。

    鑽頭是單獨定義的。經過從下拉列表中選擇來從庫瀏覽器中選擇鑽頭。一樣他也能夠編輯鑽頭的尺寸和屬性。經過噴嘴的流道面積能夠經過輸入總流道面積(TFA)或者經過輸入每一個噴嘴的尺寸來定義。爲了添加一個新建立的鑽頭到庫中去,點擊Add to library按鈕。

2.3.7 Mud(泥漿)

    在泥漿窗口中,從庫中的下拉菜單中選擇合適的鑽井液。若是您想要的鑽井流體不在庫中,那麼這種鑽井液不得不使用輸入組分密度、PVT、熱物理屬性和流變類型來指定。這個新建立的鑽井液能夠經過使用在右上角的Add to library按鈕添加到庫中。

Component densities(組分密度)

在鑽井液流體輸入的下面,顯示的是流體的組分密度。

流體密度是基於從一個區塊中的泥漿計算得出的。下面使用了Measured PVT模型和一個組分密度模型。在這種狀況下,每一階段的P,T屬性關係將會被分別的處理,而且由此產生的密度將根據每一階段的重量分數和在標準條件下的泥漿密度來計算得出。

    Base oil densitywater density都是在標準環境下指定的(1bar,15C/14.7 psia and 60F)

    Solid density是材質的重量的密度。默認的固體密度建議是4.2sg。他對應於重晶石的密度。在這些計算中,固體的可壓縮性是能夠被忽略的,這個假設在大多數狀況下是正確的。

    Density相關的整個泥漿相態下的密度,而且他必須在對應的參考溫度和大氣壓力下指定。

    最後的被指定的參數是泥漿的Oil/water ratio。這個比率做爲「oil volume%/water volume%」來指定(好比「80/20」)。

 

PVT model(PVT模型)

    這裏有兩種可用的不一樣的PVT模型,Measured PVT模型或者一個Density correlations PVT模型。這個模型是從PVT模型的下拉列表中選擇出來的。

Measured(測量的)

    測量的PVT模型是基於在不一樣壓力和溫度下,測量的流體和油密度數據得出的。這個測量出的值能夠經過在PVT部分的PVT properties按鈕上點擊來指定。

    點擊屬性按鈕來打開一個帶有兩個標籤子表單的子窗口;一個是整個流體的密度,而另外一個是原油的密度。

    這兩個標籤表單包含了電子表單,他支持在其餘的程序和Drillbench之間的複製和粘貼。

Mud density(泥漿密度)

    泥漿密度表單由一個在第一行帶有溫度數據和第一列帶有壓力的電子表單組件組成。程序爲每對壓力和溫度填上密度。這個表單是是不需使用的,除非Measured PVT做爲了PVT模型被選擇。

 

Base oil density(原油密度)

    對於基礎油密度的表單,他是由第一行是溫度數據和第一列是壓力數據的電子表單組件組成。程序對於每組壓力和溫度都會填上溫度。這個表單實際上是不須要的,除非Measured PVT做爲PVT模型被選擇。

Density correlations(密度的相關性)

Oil density submodel(石油密度子模型)

    這裏有三種模型可用(Sorelle(oil),Glass,Standing),他們都是基於不一樣油品樣品的實驗工做中得出的。這裏也有一種可能,就是從實際的流體的測量中得來。

一、Standing:Standing模型最初出如今1947年。該模型是在加利福利亞原油的實際工做中造成的公式,直到1974年從新制定。

二、Gass(推薦):該Class模型與Standing模型相似,可是他是爲北海原油而制定的公式。StandingGlass模型僅對低至中等幅度壓力範圍是有效的。在此基礎之上,在高溫高壓的範圍內,使用的是VazquesBeggs模型。

三、Sorelle(oil):Sorelle模型是基於柴油的實驗室測量得出的。這個模型是在HPHT條件下制定出的。

四、Table;該表單的方法使用的PVT屬性的電子表單組件,正如上面描述的Measured PVT模型,爲原油的密度輸入實驗數據。

Water density submodel(水密度的子模型)

    這裏有三種可用的選項:Dodson&Standing,Kemp&ThomasSorelle

一、Dodson&Standing(推薦):該Dodson和Standing表示出了純淨水的壓縮和熱膨脹率的相互關係。

Kemp&Thomas:KempTomas模型爲滷水而造成的。這個模型補償了因溫度和壓力的升高,使離子間相互做用的加重而形成了滷水的壓縮和熱膨脹性的變化。若是這個模型被選擇,那麼泥漿中的滷水濃度必須已知。當您點擊了Brine按鈕,系統彈出個子窗口,而且每種鹽內物質的重量分數能夠被您指定。這個重量分數與整個流體相關。

    若是Kemp&Thomas模型做爲水密度的模型而被選擇,那麼這僅與滷水的數據有關。

    Sorelle(water):對於水的相態一樣造成了一個相互關係。這個相互關係創建在文獻資料數據的基礎上。

Thermophysical properties(熱物理的屬性)

    鑽井流體的熱物理屬性能夠經過點擊Thermophysical properties按鈕來編輯/預覽。

    在表單中的數據被用於動態溫度模型中。

    Specific heat capacity、Thermal conductivity、Density和Static viscosity全部這些參數,能夠考慮做爲一個常量值,或者做爲與溫度有關的值。默認的值顯示於左側。這些值根據輸入成分的密度自動的計算。值也能夠經過啓用字段區域邊上的複選框了自定義。

Rheology(流變學)

    流變學模型的下拉列表框經常使用於指定哪一種關於應該用於溫度與壓力升高時的流變學數據的計算。這裏提供了三種可用的模型:Power law、BinghamRoberson-Stiff模型。對於大多數狀況,咱們推薦使用Robertson-Stiff模型。

    也能夠輸入與流變數據有關的溫度和壓力,或者是對於惟一的壓力和溫度值來給定流變的曲線。

    數據被輸入於剪切速率和剪切應力(範式讀數)的比值的表單中,用以選擇壓力和溫度的組合形式。該流變數據表單是一張電子表單,而且他能夠在其餘的程序和Drillbench之間使用複製和粘貼操做。

    若是Robertson-Stiff做爲流變模型被選擇,在適用的狀況下,這個表單應該最少包括三個範式讀數。

    對於Newtonian流體,在粘度輸入以前,必須先啓用複選框。對於Newtonian流體的壓力損失計算與Power law、BinghamRobertson Stiff模型等同。然而,對於壓力和溫度的屬性,經常使用的變量用於建立對應的模型,擴展的HPHT給出了在全部的壓力和溫度下的相同的粘度。

    注意:Newtonian粘度將會覆蓋表單中的範式讀數。因此,若是用戶想要在Newtonian和non-Newtonian模型之間切換時,那麼就要定義兩種不一樣的流體。

2.3.8 Temperature(溫度)

Platform(工做臺)

    在溫度窗口被選擇的第一項是注入溫度的模型。Platform溫度數據僅在Dynamic temperature模型被選中時纔會使用。這個數據肯定了如何計算當將要把鑽井液泵入鑽柱內時的地面溫度。

若是Constant mud injection temperature被選擇,泵入到井筒中的泥漿溫度在整個仿真模擬期間是相同的。

若是Constant temperature difference被選擇,泥漿注入時的溫度總會是給定的度數低於泥漿出口的溫度,他將會不斷的計算,隨着時間的變化。

    第三個選項是Surface temperature model。用戶必須指定初始的循環罐的溫度,和泥漿由出口流動至泥漿泵之間所通過的全部循環罐的溫度。

Dynamic temperature mode/Measured data(動態溫度模型/測量數據)

在溫度窗口中被選擇的下一項是是否使用動態溫度模型。

最簡單的狀況下將會使用Measured數據。在鑽柱中和環空內的泥漿溫度分佈圖將會顯示出來。成對的測量深度與溫度將會被輸入在鑽柱和在環空中。對於環空和鑽柱這些溫度和井深的數據對能夠不一樣。該程序將會在輸入的點之間插入,以得到計算所須要的信息。在表單中的第一個數據點是地面的泥漿溫度。

    若是Dynamic temperature model被選擇,那麼溫度和熱傳遞將會隨着在沿着流程管線和徑向範圍生成的網格單元動態的計算。動態的溫度模型須要知道是否入口泥漿溫度是常量,與出口泥漿溫度的常量差值,或者是否使用一個地面溫度模型應該用來計算入口的溫度。這些都要在窗口的上半部分來明確。

 

2.4 Expert Input Parameters(專業參數的輸入)

     這個專業輸入的參數已經被分紅了四大組。

2.4.1 Model parameters(模型參數)

Number of Grid cells(網格單元數)

     在這個標籤頁中,用戶能夠指定用於建立基本數學模型的網格單元數。雖然,增長網格單元數將會增長模擬器的精度,但同時也會消耗模擬器的計算時間。計算時間最好能隨着網格單元的添入而線性增長。爲了不模擬過程太廢時間,建議設置這個參數在50左右,最大的單元格數爲2000。

2.4.2 Eccentricity(偏愛度)

    若是「maximum eccentricity in deviated sections(在斜井段的最大偏愛度)」已經從下拉菜單中選取,程序將會從垂直部分的同心鑽具到已給定的井斜之間平滑的過分中,來使用最大的偏愛度。一樣,鑽具接頭的影響也能夠考慮進去。

    鑽柱的偏愛度以井深爲參照刻度輸入至對應的表單中。起始默認值爲0,若是該表單爲空,那麼鑽具就被系統認爲與井筒處於同心圓中。表單中的每一行給出了從特定井深起始再向下延伸的偏愛度。初始井深偏愛度默認爲0。

    偏愛度和它的補償度數的總和被定義爲100%。

2.4.3 Surface pipeline(地面管線)

    若是要考慮到從泥漿泵至井口之間地面管線的壓力損失的話,那麼地面的壓力損失就應該在這個窗口中輸入。線性插值算法將會用於在地面壓力損失垂面圖中繪製出已註明的點。模擬器採起了從零流速沒有壓力損失達到最低的入口流速,至超過最大流速後達到恆定壓力損失之間的線性插值算法。

注意:流速表單必須以遞增的順序增長。

2.4.4 RCH and choke

節流閥

    若是您使用了旋轉控制頭(RCH),就必須在這個窗口中指定節流閥方面的信息。節流閥的Inner diameter(內徑)也必須給定。模擬器會自動增長一個地面管線的長度到系統中。

    用戶能夠實現井壓的動態模擬,經過修改井口壓力來控制井壓。在這個節流閥輸入窗口,用戶能夠經過從Choke control下拉列表單中選擇Pressure、Opening 或者 Automatic來指定如何操做節流閥。若是選擇的是Automatic節流閥控制,您一樣必須去指定一個恆定的井底ECD值。

    Separator(分離器)

    若是選擇了「Use RCH」,那麼分離器工做壓力必須被設置。

 

3.計算與輸出

    Hydraulics能夠執行各類各樣的計算。如同輸入窗口,計算窗口被分紅兩個部分:左側是導航菜單欄,右側是輸入數據後計算出結果造成圖形顯示出來。

    用戶經過在Calculation navigators中選擇一種計算類型,計算類型導航概括以下:

    全部的計算類型都顯示在上面的圖表中。全部的圖標能夠在圖表上右鍵鼠標選擇Plot properties來編輯。爲了可以打印圖表或者改變它的外觀,使用下面所示的圖標屬性對話框。

3.1.1 Hydraulics(水力學)

    水力學計算窗口以下圖所示,在執行計算以前,須要填寫一些操做參數。

    Cuttings transport model(岩屑運移模式)有兩種選項:No slipSlip。若是選擇的是No slip,岩屑在鑽井液中是以相同的速度傳輸的(好比:井眼百分百清潔)。若是選擇的是Slip,岩屑的直徑和最小相對速度或者最大鑽屑濃度都必須指定,Hydraulics能夠計算出將岩屑運移出井筒的最小速度。對於井斜在30度以上的井段或者Zhou模型能夠用於預測井筒的清潔的臨界流速。Zhou模型是隨着莫爾相關模型單獨顯示的曲線。

     如下的參數都會從計算結果中顯示在圖表中,全部的參數都是以井深爲刻度繪製出來的。

     ECD(當量循環密度)

Pressure(壓力)

Temperature(溫度)

Equivalent viscosity(等效黏度)

Velocity(速率)

Cuttings(速率/運移效率)

Critical flow rate(井筒清潔,莫爾和Zhou模型)

    套管鞋的位置在全部圖表中用一條短劃線來標識出來。

3.1.2 Surge&swab(起下鑽的激動與抽吸)

    激動與抽吸壓力的經常使用來計算起下鑽的邊界條件。它包含有三種計算模式:fixed pipe velocity,maximum surge velocity,maximum swab velocity。下列參數顯示在計算結果的圖表中顯示出來,它們都是以鑽頭位置爲刻度繪製出來的。

    Maximum string velocity

Return flow rate

Pressure

ECD(Equivalent circulation density)

    Fixed pipe velocity模式經常使用來計算一個已知起鑽速度的井筒壓力。Maximum surge/swab velocity模式經常使用來找出不超過孔隙壓力和破裂壓力限制範圍的最大起下鑽速度。

     在不一樣的模式中並不須要全部的控制參數。所以,多餘的參數將會被禁用。泵速率僅在頂部狀態欄中的pump connected被選擇纔會使用。鑽柱速度僅在fixed pipe velocity做爲計算模式被選擇後纔會被使用。安全的邊界範圍僅在max surge/swab velocity做爲計算模式被選中才會被使用。

    安全邊界範圍定義了下鑽過程當中如何保持接近破裂壓力而減小激動壓力的容許的井筒壓力,或者是起鑽過程當中接近孔隙壓力而減小抽吸壓力的容許的井筒壓力。對於沒有激動、抽吸壓力時的參考因素,對於抽吸壓力,在TD的壓力被用做參考,而對於激動壓力,套管鞋處的壓力經常使用做參考。

例如:咱們但願計算出從2000M的垂深起鑽至1000M的位置整個過程當中的壓力,已知邊界安全係數爲0.25。孔隙壓力在TD時是350bar,同時在TD的靜態壓力時390bar,它們有40bar的壓力差。這種狀況下,Hydraulics將會計算出在TD處350+(40*0.25)=360bar的井筒壓力下管柱速度起鑽速度。

    若是鑽柱的底部是關閉的,在狀態選項中選擇 Float(內防噴工具)。若是底部是開放的,選擇No float(無內防噴工具)。

在起鑽抽吸的狀況下,計算的起始是鑽頭在最低點的鑽頭位置,經過輸入鑽頭向上移動的每一步的步長,結束於鑽頭位置的最高深度。在每一次鑽頭位置執行一次靜止狀態的計算。激動壓力的計算也十分類似,最高點的鑽頭位置做爲起始點。最大的鑽柱下鑽速度和流量返速對應鑽頭位置都被標示出來。環空壓力和ECD對應着井深被標示出來,鑽頭被假定放置於最低的井深處。

注意:管柱速度進入井筒被定義爲正值,而起出井筒被定義爲負值,所以:

Surge(激動)     正向速度

Swab(抽吸)     負向速度

3.1.3 Sensitivity analysis(敏感度分析)

    在Sensitivity analysis中,多種水力參數的計算都隨着一項輸入參數自動修改後進行一次計算。Sensitivity analysis窗口以下:

    生成的圖表中可見到的如下的結果:

1ECD(當量循環密度)

二、Pressure(壓力)

三、Equivalent viscosity(等效黏度)

四、Velcoity(泥漿返速)

五、套管鞋處與井底的當量密度

六、套管鞋處與井底的壓力

在計算執行以前,您必須選擇可變的參數。從X軸的參數下拉入口來選擇完成。此外,各計算參數區間的上下邊界必須輸入。

下面的的參數能夠做爲X軸的可變參數:

一、Pump rate(泵速率)

二、Rotation velocity(轉盤轉速)

三、Density(密度)

四、Plastic viscosity(塑性黏度)

    五、Yield point(屈服點)

3.1.4 Bit optimization(鑽頭優化)

     鑽頭優化模塊經常使用於找出最佳的鑽頭噴嘴尺寸(TFA)和泵排量與鑽頭深度的函數。Bit optimization窗口以下所顯示。結果能夠用於下面的圖中:

    最優鑽頭過流面積和最優泵排量。

他能夠假設出最有效的最佳過流面積和流量。對應不一樣的鑽頭深度標識出最優的鑽頭噴嘴大小和流量。有兩種方法優化這些參數。您能夠經過最大水馬力或者最大噴射衝擊力來優化他們。當鑽頭的功率達到最大時,衝擊力達到他最大值的90%,反之亦然。所以,這兩種模型之間的差別是微不足道的。

爲了找出最優的鑽頭噴嘴尺寸和排量,那麼就必需要給定最大的泵壓和排出口的泵功率。

一種穩定狀態的計算是在根據每次鑽頭位置處上下邊界來執行計算。記住,井越深,計算時間越長。

3.1.5 Volumetric displacement(體積排量)

體積排量這個模塊被用來肯定井筒中前部流體的位置,而且中的泵入量按照流體流動序列在推動。以下圖所示,被泵送的流體能夠從下第一列的拉菜單中選擇。若是流體在數據庫中查不到,那麼就要更新Drillbench的軟件。

輸入泵的排量和每種流體的體積。在第4列的時間週期會自動計算。在第5列的密度會從數據庫中加載,也能夠被用戶修改。

經過點擊Start按鈕來啓動流體序列流動。模擬器能夠在任意時刻中止。

前部份流體的位置和泵入的體積隨着時間繪製。至表格的第一行的流體是假定爲模擬器啓動後首先填入井筒中的。所以,該流體不會出如今流體圖表的前部。

 

四、MENUS AND TOOLBARS(菜單和工具欄)

菜單和工具欄圖標都有標準的Windows功能。而咱們設計的Hydraulics userWindows操做相似,專門爲Hydraulics設計的菜單和工具欄功能。

4.1  File(文件)

4.1.1 New(新建)

使用File菜單中的New來從模板中建立一個輸入文件。該對話框提供了一個空白文件或者選擇預先定義好的模板。模板的路徑能夠在操做對話框中配置。

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