幂律流体偏心环空流动中钻井液粘附系数研究

为了研究偏心环空中钻井液的粘附系数,建立了幂律流体偏心环空理论模型,用有限元软件Fluent对所建模型进行了模拟计算,分析了在环空紊流模型下钻井液粘附系数与套管运动速度及偏心距之间的关系,并对比分析了钻井液粘附系数和波动压力随偏心距的变化趋势。模拟中紊流计算采用κ-ε模型,假设幂律流体做稳定不可压缩流动。分析结果表明,当偏心距从0增大到完全偏心时,钻井液粘附系数减小值大于52%,受套管运动速度的影响较小,可以忽略;钻井液粘附系数和波动压力随偏心距具有相同的变化趋势,随着偏心距的增大,环空中波动压力逐渐减小,且从同心环空到完全偏心波动压力减小了74%。     

油基钻井液体系轻烃组分分配系数计算及应用

采用一种基于静态顶空气相色谱技术的热力学方法研究了油基钻井液、地层流体和钻井液气体之间的关系,计算了两种油基钻井液-空气体系nC₅—nC₈范围内47种轻烃组分的分配系数,在热力学平衡条件下开展原始地层流体组分重构。研究表明,油基钻井液对钻井液气体中nC₅—nC₈范围内的地层流体组分的影响很小,对于低毒性合成油基钻井液,影响小于1%,对于柴油基钻井液,影响小于10%。对于多数轻烃组分,采用气相校准法和直接定量法确定的分配系数的误差小于10%,直接定量法计算的分配系数更准确。两种原油样品重构组分与真实组分之间的匹配度分别为91%和89%,证明利用nC₅—nC₈范围内轻烃组分分配系数通过静态顶空分析重构原始地层流体组分的可行性和准确性较高。     

深部煤岩防塌钻井液密度的计算

受煤阶和地应力的双重影响,深部地层煤岩井壁失稳可能与其自身岩石力学性质有关.在这种情况下,由于煤层气含量大小对煤岩变形破坏及力学响应的作用和弹性力学自身的缺陷,防塌钻井液密度的计算会产生误差.研究表明,这种误差跟游离气和吸附气的双重影响有关,往往受孔隙流体压力大小的控制,压力越大,影响越明显.在深部高孔隙流体压力地层环境下,这种影响不容忽略.文中采用经典混合物理论的本构建模方法,揭示了含气煤总应力与孔隙压力、孔隙率、气体的等温吸附特征、固相煤骨架弹性模量、泊松比之间的关系,用其可以定量求出孔隙流体压力对于深部煤岩岩石力学性质的影响,继而可精确计算出钻进深部煤层防塌钻井液密度.     

胜利油田车66区块钻井液技术

在胜利油田车66区块，由于地层压力系数高，对井下地质情况认识不足，施工井钻井液施工难度大。自2005年初车66井发生严重漏失以来，先后有3口探井发生不同程度的漏失。针对车66区块施工井的特点，采用相应的钻井液工艺技术和配方，上部井段采用抑制性强的聚合物防塌钻井液体系，控制上部地层造浆，防止地层水化膨胀，避免起下钻发生阻卡现象，下部井段采用非渗透聚磺屏蔽封堵钻井液体系，提高地层的承压能力，解决了该地区施工井因安全钻井密度窗口窄而导致上涌下漏的技术难题，给该区块以后的钻井作业提供了一些指导。     

钻井液导热系数室内研究

钻井液循环温度是预测钻井液循环当量密度、确定钻井安全密度窗口的重要影响因素之一。要准确计算钻井液循环温度，除了建立与井下实际情况吻合的模型外，还必须测出钻井液的热物性参数。首先根据液体导热系数的测量原理设计了测量装置，分别测量了几种不同密度聚磺钻井液和聚合物钻井液的导热系数，分析了钻井液组分、密度及温度变化对其导热系数的影响；然后预测了高温条件下钻井液的导热系数；最后通过实例说明了钻井液导热系数对预测井内温度分布的影响。     

计算井内波动压力的简单方法

管柱在充满钻井液的井内运动所产生的波动压力,会使井内压力系统失去平衡而引起井下复杂和事故。以往使用的波动压力计算公式比较复杂,计算误差较大。本文介绍二种井内波动压力的简单计算方法并列举出运算实例。本方法尤其适用于现场计算。     

回接套管固井中管柱的变形计算

固井中由于各种原因,要保证套管柱在座封后井口有一定的高度,必须进行变形计算,变形量必须加到实际管串中去。文中将计算的方法进行了介绍并列举实例。     

组合式钻井液气体分离器研制

为满足大排量、高含气钻井液的气体分离要求,通过结构优选、数值模拟和室内试验,研制了组合式钻井液气体分离器。该分离器结合重力式分离器和管柱式旋流分离器的优点,处理量大,分离效率高,可以应用于欠平衡钻井工艺中。     

平台运动对井下钻井液压力波动的影响分析

无隔水管钻井技术通过控制海底钻井液举升泵的转速和流量来控制旋转防喷器内的钻井液液面,进而达到控制井筒压力的目的.针对深水无隔水管钻井系统作业过程中钻井平台的运动响应对井下钻井液压力扰动的问题,建立了钻井平台-升沉补偿-钻柱纵向振动耦合模型和井下钻井液压力计算模型,分析了海洋环境因素对平台运动响应、钻柱升沉运动响应及井底...     

管柱运动引起的井底压力变化的试验研究

井内波动压力的危害已众所周知,准确预测和描述其变化规律也是钻井工作者们所关注的问题。虽然现有的理论和计算方法已在现场广泛应用,但实测资料表明其误差为50％～100％。本文介绍了波动压力的现场模拟试验的工艺原理及其结果,这对修正现有的计算方法和指导现场生产具有重要的参考意义。     

钻探过程中地层流体的运移浅析

介绍了4种不同条件下的钻井过程,分析出所钻地层流体运移的一般规律,为钻探方案的设计、现场实施合理检测油气显示的方法以及现场地质监督工作的有效开展提供了一定的理论依据.     

泡沫钻井液在钻井泵缸套内的运动分析

从理论上分析了泡沫钻井液在钻井泵缸套内的压缩、膨胀过程,绘制了理论循环指示图;推导出了钻井泵输送泡沫液时的理论循环指示功计算式,并讨论了钻井泵的充满系数。结果表明:充满系数不仅与泡沫特征值Γ1有关,还受泵余隙容积Vc以及泡沫压缩比p2/p1的影响。     

一体化长效分注管柱研究与应用

针对因套损、封隔失效、洗井不通以及测试调配不顺等因素引起的分层注水有效期短的问题,研制了一体化长效分注管柱。该管柱通过地面和井下系列防返吐注水工具的配合,使分注管柱停注后快速稳压,封隔器不解封,既防止了地层、井筒和地面流程三者之间返吐串流,又防止地层之间串流,减少地层出砂、出油,有效维护了井筒和测调状况,延长了分注管柱有效期。现场应用30余井次,应用统计表明,一体化长效分注管柱平均在井周期达到1 050 d,高于油田平均合理失效周期330 d,有效测调最长达到1 290 d。该技术实现了分层注水管柱"长效"运行,可降低水井作业频次,有利于油田水驱稳产,具有良好的推广应用前景。     

压力温度数值模拟在管柱变形计算中的应用

以气井生产阶段井筒压力、温度分布规律为研究对象,考虑井筒径向传热过程,根据气体流动的基本方程及气体状态方程,推导建立了综合描述气体稳定流动时压力、温度、流速及密度分布的常微分方程纽,并采用四阶龙格一库塔法进行数值求解,通过与实测数据的对比,验证了模型和数值解法的准确性。在此基础上,通过与传统方法对比计算管柱的变形量,证明了产气阶段采用传统方法计算管柱变形量将产生较大误差,认为采用考虑压力、温度耦合的计算模型结果更符合实际。     

水平井防砂管柱强度计算

针对疏松砂岩油藏水平井利用滤砂管进行防砂的现状,文章根据力学理论详尽分析了防砂管柱在井下的受力情况,并进行了强度计算(包括弯曲强度、压弯强度和抗拉强度).     

乳化钻井液钻井过程中引起的地层伤害

本文研究了采用乳化钻井液(油基钻井液OBM)所生成的粗乳液对胶结低渗至中渗砂岩地层的潜在伤害.使用了两类乳化钻井液:矿物油基钻井液和合成基钻井液.研究发现,测试用的OBM中的乳液可以由乳化剂稳定,也可以由固体颗粒(有机黏土和钻屑)所稳定.在低剪切速率下,在显微镜下可以观测到水滴和颗粒形成的聚集体.在瞬时滤失阶段,乳液侵入对油层的伤害最大,特别是当钻井液中的乳液不稳定时尤甚.乳液侵入的危害性将随着滤失压力的增加而增加.大量的现场试验发现,混合了钻井液滤液和储层流体的乳液的稳定性主要受乳化钻井流体和原油组分的影响.在90 ℃下进行岩心流动实验发现,乳液的存在会对地层造成严重伤害.在高温老化后伤害部分恢复.在90 ℃下,乳液在岩心中的稳定性要比在室内实验中的稳定性高.在高剪切速率下,在储层中形成乳液的可能性是最高的,如在瞬时滤失阶段和采油初期.随着钻井液和储层中乳化剂的增加,这种乳液形成的机率也增大.乳液造成的地层伤害是暂时性的.由于乳液是热力学不稳定体系,乳液造成的永久性伤害的可能性随着温度的升高而降低.因此,乳液的稳定和失稳机理主要由钻井液滤液和储层流体来决定.如果伤害区域被产出油扫过,用油稀释清除乳液的方法就有可能实现.在室内实验中使用合成油代替原油,会对乳液引起的潜在地层伤害评估不足.室内实验时间过短会对乳液造成的潜在地层永久性伤害评估过高.     

深水导管喷射安装过程中管柱力学分析

根据深水导管喷射安装作业特点,建立了该过程中的管柱静力学模型,并应用加权残值法进行了求解,得出了在考虑环境载荷、钻柱结构及钻井船偏移等因素影响下的管柱变形和应力分布规律。研究结果表明,中深层海流对管柱变形影响最大,合理设计钻柱结构和控制钻井船偏移是保证深水导管垂直安装和钻柱抗拉强度安全的关键。深水管柱的弯曲正应力在钻柱的上下两端作用明显,进行钻柱强度设计时,必须考虑管柱横向变形引起的弯曲正应力,提出了相适应的钻柱结构优化方案。作业初期,钻井船向海流负方向适当偏移,有利于控制导管的入泥倾角;遇阻活动管串时,钻井船向海流正方向适当偏移,能够有效地降低钻柱危险截面上的最大拉应力。     

管柱在垂直井筒内多次弯曲的计算

本文根据系统最小位能，用变分法建立方程：■此方程对现场的特种作业（固并，定向井）有理论指导意义，本文还例举了管柱在井筒内多次弯曲的计算实例。     

计算高温高压条件下的钻井液当量循环密度

介绍了在高温高压的井眼条件下,温度和压力对钻井液当量循环密度的影响以及由此对井底压力影响的研究结果.高温会使井眼中的流体发生膨胀,而在深井中的高压则会压缩流体.如果没有考虑到这两种相反作用的影响,就会在计算井底压力时出现较大误差.温度和压力还会影响钻井液的流变性能.开发出一个称为DDSimulator的模拟程序,用于模拟循环条件下的井眼.用宾汉塑性模型来表征所研究的钻井液的流变特性,其流变参数与温度和压力呈函数关系.在DDSimulator模拟程序中使用了Crank-Nicolson数值离散图来绘制井眼温度分布曲线.模拟结果显示,地温梯度越高,井底压力越低;钻杆入口温度对井底温度和压力无显著影响;循环速度越高,井底温度越低、井底压力越高.     

空气钻井过程中的钻井液转换

近几年来中国石化集团公司在川东北地区的油气勘探取得了重大突破，但该地区地层可钻性差，机械钻速低，钻井施工周期长，影响了该地区的勘探开发速度。为此，中国石化南方分公司在该地区上部陆相地层采用了空气钻井技术，机械钻速有了很大的提高，但在空气钻井结束时循环介质仍要由空气转换为钻井液，因此钻井液的转换非常关键，钻井液体系的选择、钻井液的配制、钻井液的性能至关重要。介绍了川东北地区上部地层的岩性特点．钻井液技术难点，针对空气钻井的特点选择了合适的钻井液体系，优化了钻井液配方，现场应用表明，所选择的钻井液体系能满足川东北地区空气钻井的后续施工。