定向井同心环空中卡森流体稳态波动压力的研究

管柱在充满钻井液的井眼内运动时所产生的压力波动,是影响井眼稳定性的重要因素。其值的大小,是确定泥浆附加密度的主要依据。因此,要求对实际波动压力的预测有较高的精度。多年来,常用的波动压力计算模式多为近似模式,存在较大误差。为此,从理论上对定向井同心环空中起下钻时管柱在卡森流体中运动时钻井液由粘滞性产生的波动压力进行了分析,建立了理论模式。为便于现场应用,绘制了不同情况下波动压力系数的变化规律图,并给出了计算示例。     

欠平衡钻井坍塌压力计算模型

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在欠平衡钻井过程中，地层流体不断流入井内，促使井筒周围的应力将伴随地层流体的流入而重新分布，进而影响井壁的稳定性。根据原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向流动产生的拖拽力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解，考虑欠平衡钻井过程中地层流体对岩石拖拽作用后地层坍塌压力更大即井壁更易失稳，运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算模型。将所建立的计算模型应用于塔中722井的井壁稳定性分析，结果表明：理论分析结果与工程实测数据对比，计算结果较为准确。     

井内波动压力

管柱(钻柱、套管和油管等)在充满流体的井内运动,会产生波动压力,这个附加压力会影响井内压力系统的平衡关系。本文介绍了稳态波动压力计算方法的要点,并指出其粘附系数K值计算曲线所存在的问题。这是因为常用的钻井液多为幂律流体和宾汉流体,而原作者用牛顿流体的K值曲线计算井内波动压力,显然不符合井内实际情况。在分析波动压力机理的基础上,本文推导出适合井内幂律流体和塑性流体K值的计算公式。稳态波动压力计算方法,由于未考虑流体的压缩性和流道的膨胀性等具体井内条件,故只适用于浅井。1977年以来,美国AMOCO公司的研究人员,以弹性-可压缩流体理论为基础提出了瞬态波动压力计算方法,由于所考虑的条件更符合井内实际情况,所以更具有普遍性和准确性。     

气体钻井过程中的瞬态流动分析

气体钻井过程中,调整钻井参数或者钻遇储层都会引起井内流体的瞬态流动。基于可压缩流体不稳定流动理论及地层流体渗流理论,建立了气体钻井过程中井简瞬态流动的数学模型。针对井内水动力体系的复杂特点,讨论了模型的定解条件,并对模型进行了数值求解。最后,文章对气体钻井中改变钻井参数以及钻遇储层两种情况井内气体的流动进行了计算,结果表明,增加注气量时井内压力波动不大,但钻遇储层会引起井内压力和流速的大幅度波动。     

渗流对欠平衡钻井井壁稳定性的影响

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在常规钻井时，井壁不稳来自力学和化学作用，而欠平衡加大了这些作用机理。在欠平衡钻井过程中，地层流体不断流入井内，井眼形成后井筒周围的应力将伴随地层流体的渗流而重新分布，进而影响井壁的稳定性。文章将由原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向渗流产生的应力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解，运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算式。计算结果表明:在欠平衡钻井过程中，考虑地层流体在岩石中的渗流作用后、地层坍塌压力更大即井壁更易失稳，应用于塔中722井的井壁稳定性分析表明，理论结果与工程实际吻合，说明了模型的正确性，可进一步推广应用。     

管柱运动过程中钻井液粘附系数计算

管柱在充满钻井液的井眼中运动时会引起压力波动。钻井液粘附系数对于准确计算井内波动压力大小影响很大。文中基于钻井液粘附系数定义，推导了牛顿流体、幂律流体、宾汉流体、带屈服值的幂律流体（Ｈ─Ｂ流体）及Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ──Ｓｔｉｆｆ流体（Ｒ─Ｓ流体）等非牛顿流体的粘附系数表达式，为计算管柱运动过程中速度分布和摩阻系数大小提供了理论依据。     

基于卡森流体的水平井波动压力预测新方法

针对水平井钻井过程中产生的波动压力问题提出了一种新的预测方法.以钻井流体力学理论为基础,阐述了水平井环空波动压力的流动物理模型,考虑管柱偏心对钻井液流动规律的影响,从一维稳定流动的基本方程和卡森模式的本构方程出发,引入卡森流体在水平井偏心环空轴向层流的流量模型,进而结合管柱在不同现场工况下的环空流量方程,使用mathematica软件进行数值模型的计算,最终建立了预测水平井各个井段波动压力的新模型.实例计算表明:该方法计算简单快捷,预测准确,对水平井钻井过程中的安全控制具有重要的指导意义.     

高温高压油井套管下放波动压力研究

波动压力是破坏井眼压力平衡系统导致井喷、井漏、井塌及其他复杂情况的重要原因,其预测及应用在钻井工程中占有重要地位。在固井作业下套管过程中,主要表现为激动压力,通过控制套管下放速度来控制激动压力,从而实现全过程平衡压力固井,不压漏低压层和保护薄弱地层。波动压力预测作为非常规套管柱设计的主要因素,在海洋高温高压钻井中显得尤为突出。尽管动态计算方法能较准确地计算井底波动压力,但是从安全角度来考虑,稳态法更适合实际工程计算。     

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管柱在充有钻井液的井内运动时会引起波动压力,将使井内压力系统失去平衡而引起井喷、井漏、井塌或卡钻等井下复杂情况和事故。故准确预测和控制波动压力是钻井工作者关心的问题。本文提出了井内波动压力的动态模拟法,并对有关的影响因素进行了分析。     

固井注水泥时确定流体准确位置的方法研究

流体的位置直接影响着循环摩阻、静液柱压力等参数计算,因此准确的预测注入井筒内流体的位置是十分重要的。固井注水泥施工过程中,由于管串组合、井身结构以及施工排量等的变化都会影响流体在井内的位置,本文针对注水泥施工过程中流体流动特点和井内体积组成等对注水泥作业的影响进行系统研究,采用分段式体积计算方法较为精确的确定注入井筒内各段体积流体的种类、位置,能更好的预测井内动压力的变化情况,更加准确地计算注水泥施工动态参数,对提高固井质量,确保施工过程的安全具有重要的现实意义。     

吐哈油田展示欠平衡测井实力

<正>在保持井口压力的情况下,欠平衡测井是一种能够避免泥浆污染、保护油气层的测井新技术。6月3日,吐哈油田在牛东109井应用此项技术,首次成功实施带压全套成像测井作业。欠平衡测井作业技术是在井内钻井流体为低密度泥浆、泡沫或气体,井筒流体压力低于地层压力,     

预测宾汉流体中最大下套管速度的实用方法

波动压力的大小与井眼系统稳定密切相关,而管柱下放速度又是影响波动压力的主要因素。因此,基于平衡压力钻井和井控要求而确定合理的管柱下放速度,对确保安全快速钻井具有重要意义。文中以宾汉流体为例,从理论上推导了控制管柱最大下放速度的非线性方程组,并在地层破裂压力梯度给定的情况下分析了影响管柱最大下放速度的主要因素。计算结果表明:随钻井液屈服值、塑性粘度增加,最大下放速度应该减小;随环空内外管径比增加,最大下放速度应该减小;随地层破裂压力梯度增加,最大下放速度可以增大。文中还给出了计算实例。     

井下循环温度及其影响因素的数值模拟研究

井下循环温度不但直接影响钻井液的流变性、密度及化学稳定性等,而且与井内压力平衡、循环压耗、套管和钻柱强度设计等有关,因此准确确定钻井作业时井内循环温度的分布和变化规律对钻井循环压耗、井控和安全快速钻进具有极其重要的意义。根据能量守恒原理,针对井筒内热量传递的特点,建立了钻井循环时井内温度的数学模型,并用有限体积法对该模型进行了求解,最后用实测的井筒温度对模型预测结果进行了验证。同时对影响井下循环温度的参数进行了敏感性分析,分析结果表明,钻井液和地层的热物性参数以及钻井液入口温度、循环流量等因素对井内温度分布有较大影响,掌握这些参数值对准确预测井内温度分布至关重要。     

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。     

稳定泡沫钻水平井井筒稳态流动的解析模型

稳定泡沫是一种特殊的钻井流体，适用于低压易漏地层和枯竭储层的欠平衡钻井，具有减少漏失和保护储层的功能。利用稳定泡沫钻斜井或水平井时，为保持井眼稳定且利于井底压力控制，准确计算井底循环压力至关重要。 借鉴国外学者的实验数据，分别对稳定泡沫流体流变性模型、井筒内泡沫流型的变化规律和稳定泡沫的稳态流动模型进行了研究，并推导出流动压力模型的解析解。结合吐哈油田牛102井泡沫钻水平井数据进行模型的实例计算，结果表明该模型计算精度较高。     

美国Altus公司提出水平井完井管柱摩阻分布的新机理

正水平井完井设计中需要准确预测井眼内管柱的受力,以确定管柱部件的强度等级,保证施工安全。但以前的水平井完井管柱摩阻多按照水平井钻井摩阻计算,不仅计算精度低,而且计算结果与应力分布与实际情况不符。美国Altus公司提出水平井完井管柱的摩     

新场构造三压力剖面计算方法

新场构造地层岩石致密、硬度大、可钻性差,机械钻速低,欠平衡钻井能有效地提高机械钻速,由于该地区地层压力高、泥页岩发育稳定性差,有必要开展欠平衡钻井适应性研究,建立地层三压力剖面,优选适合欠平衡钻井地层及确定合理的欠压值,为工程施工优化设计提供科学依据.在分析欠压实理论的基础上,运用伊顿法利用测井资料,结合实测资料建立了新场构造钻遇地层准确的孔隙压力剖面;通过井壁力学理论分析,结合实钻井资料,确定了井眼扩大率为60％是新场构造允许井眼最大垮塌范围,然后计算出井眼扩大60％时地层坍塌压力;根据岩石最大拉应力理论,结合钻井试压和储层水力压裂资料,建立了较准确的地层破裂压力剖面.三压力剖面计算结果表明,新场地区地层破裂压力比孔隙压力和坍塌压力高,差值较大,具有较宽的泥浆窗口;须二以上地层坍塌压力与孔隙压力之差相对较大,适合液体欠平衡钻井,欠压值在0.3 g/cm3左右,须二地层孔隙压力与坍塌压力接近,不适合液体欠平衡钻井;同时须二段地层孔隙压力与上部须三段地层坍塌压力一致,目前以须二段为目的层的常规钻井四开次钻井身结构可以进一步优化,简化井身结构,加快建井周期.     

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。     

待钻井地层孔隙流体渗流速度预测模型及应用

在密井网条件下,地层孔隙流体渗流速度是影响固井质量主要因素之一,如何准确预测地层孔隙流体渗流速度,正确分析固井质量优劣的原因,一直是许多油田面临的主要问题.为了能更准确地预测待钻井地层孔隙流体渗流速度,保证固井质量,根据物质平衡原理、油层任一半径对应的封闭流经面积所通过的流量不变理论、多井作用于任一点（待钻井点）的渗流速度为各相关井单独作用于这一点的渗流速度之和的原理,建立了待钻井地层孔隙流体渗流速度预测的数学模型.模型包括单井作用、多井干扰和受断层影响井情况,应用该模型对大庆油田待钻井地层孔隙流体渗流速度进行了预测,结果表明,该方法能准确预测待钻井地层孔隙流体渗流速度,预测准确率可达94.8%.     

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气体钻井过程中钻进参数的改变将引起井内气体的不稳定流动，这种现象在用气体钻井方式打开产层时尤为明显，这些情况用常规气体钻井稳定流动理论不能准确模拟。通过对井内气体不稳定流动的分析，还可以实现钻井过程中的动态地层评价，因此，井内气体不稳定流动也是欠平衡钻井随钻试井理论的重要组成部分。基于可压缩流体不稳定流动理论，文章建立了气体钻井过程中井内瞬态流动的数学模型并提出了模型的数值解法。针对井内水动力体系的复杂特点，文章讨论了定解条件的确定方法。最后将模型应用于伊朗TBK-14井，对开启压风机和增大压风机排量两种情况进行了分析，与现场试验对比表明，数值模拟结果与井内的实际情况一致。