控压钻井控制系统通常采用单相流模型来控制钻井过程中的井涌,单相模型没有考虑关键井控制参数,因而忽略了气相流动对泥浆密度和节流阀的性能的影响,最终影响控压钻井控制系统对井涌的控制。本文提出了一种两相流模型的控压钻井控制系统,用于计算井涌控制过程中的环空压力和节流阀动态。
毛主席1936年在保安对斯诺说:“这是我们唯一的外债,是红军拿了藏民的粮食而欠的债,有一天我们必须向藏民偿还我们不得不从他们那里拿走的给养。”④《红星照耀中国》159页和《长征——前所未有的故事》308页。邓小平同志在1952年7月21日西南军政委员会第一次全体会议上说:“红军北上,在那里(川西北兄弟民族地区)是把他们(当地老百姓)搞苦了,这在当时是为保存红军,没有办法,把他们的粮食吃光了,他们吃了很大的亏,要在具体利益上向他们赔偿,真正要从经济上帮助他们得到利益。”⑤《血对西藏说》第31页——32页。
井控是钻井过程中最重要的作业之一,无论是陆地钻井还是海洋钻井都要进行井控作业。在控压钻井自动化系统中,采用水力模型与控制系统相结合的方法,对钻井过程中的井下压力进行自动控制 [1-2]。在控压钻井自动控制系统中,主要分析井筒中动态两相流模型来实时估计井下压力。液体和气体混合物流入环空将导致环空体积下降。因此,影响模型估计的流入尺寸或套管压力。为此提出了一种两相(气液两相)流动的简单模型,该模型考虑了气体侵流对套管压力瞬态的影响。
1 动态两相水力模型
1.1 模型假设条件
考虑到钻井液水力学中涉及的流体动力学的复杂性[3],提出了能保证准确性的简化的模型,假设条件如下:
(1)在整个长度井筒内具有恒定温度剖面的稳态流动。
(2)计算压力剖面时,气液混合物在空间中的速度是均匀的。
(3)环空(管)是一个单独的控制体积。
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(4)计算气液两相速度时忽略了压力瞬态项。
1.2 环空两相流
两相流模型直接影响气相流入控制体引起的环空节流压力。通过将环空(或流量管)作为一个控制体积,应用质量守恒定律将修改后的节流压力动态定义为:
工程EPC总承包单位在具体工作中的监理业务非常多,实际管理工程总承包的业务过程中,会出现对监理管理的模式思维进行借鉴的问题,然而监理管理是非常粗犷的,具有非常大的管理弹性,其所要从承担的违约责任占到其监理费的百分比。在EPC总承包单位的管理过程中,工作的精细化要求非常高,工程实施中的所有点和所有问题都是会寻找针对性的管理者负责的,除去总包责任之外。
其中: 是当通过负压梯度传播时的气体膨胀。 由公式(2)确定:
是初始气体速度。可得节流压力动态模型为:
核电工程项目工艺技术复杂、关键活动不可逆、安全和质量要求高,相关的经验反馈工作一直受到重视。尽管日本福岛核事故已经过去6年多,却时刻警示核电国家,核电厂的建设和运行必须围绕安全来展开,发展核电必须稳步、有序推进。经验反馈作为核安全管理的重要组成部分,各核电集团公司必然更重视经验反馈的工作效果。同时,随着各核电集团公司机组数量的增长,必然形成多基地建设和群厂运营的局面,这恰恰为核电工程建设项目经验反馈发展提供了适宜的条件。
1.3 阻塞流模型
由于通过节流的两相(液气混合物)的流量可以看成节流参数、节流口、密度和通过节流的压降的函数。将质量守恒定律应用于两相液气混合物的流量[4],由公式(4)表示。
其中:为两相混合物通过节流器的流量,单位L/s;为液体质量分数,为气体质量分数,为气体膨胀系数。
2 模型实现流程
本文采用的水力模型为修正的Kaasa模型 [5],其中简化了两相流模型,该模型考虑了井涌过程中气相流入井筒的情况。流程如图1所示。
图1 控压钻井控制系统工艺流程图。
3 结语
本文提出了一种两相流模型计算井涌控制过程中环空压力,为了提高模型的控制效果,它的性能是在多阶段的控制模拟中与单相流动模型的性能对比。结果表明,相比于该模型,单相模型忽略了关键控制参数,包括井底压力3bar和窒息压力2bar,这是由于忽略了气相内流的特征效应造成的。