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。     

定向井同心环空RS流体稳态波动压力研究

波动压力是影响井眼稳定的主要因素，其大小对维护井眼内压力平衡、设计井身结构和泥浆性能的确定、以及确定合理的起下钻（或下套管）速度有重要意义。文中以Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ──Ｓｔｉｆｆ流变模式为基础，从理论上推导了定向井同心环空中起下钻或下套管过程中在稳定层流条件下，钻井液粘性产生的波动压力计算模式，并绘制了不同情况下波动压力系数的变化规律曲线及给出计算示例，提供给现场应用。     

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。     

用动态法研究井内波动压力

井内波动压力是管柱在充满流体的井眼内运动时所产生的附加压力。有时它会破坏井内压力系统的平衡而引起井喷、井漏、卡钻及污染泥浆和油气层等恶果。因此,准确可靠地预测井内波动压力是平衡钻井和合理设计井身结构的重要环节。但是,目前国内钻井工作者对波动压力的认识,一般仍停留在1954~1964年Clark、Burkhardt等学者以刚性管-不可压缩流体理论为基础,用固体类型分析法推导计算井内波动压力数学模型的水平上。而这一套稳态计算方法未考虑泥浆的可压缩性及管柱、井眼的弹性,因此其计算结果与实际情况出入较大。本文运用力学的基本原理,成功地预测了波动压力的变化规律,并且应用先进的测试工艺,实测了许多波动压力变化曲线,而后将理论研究和实验手段结合起来,运用动态分析方法,准确地预测了井底波动压力的变化规律,获得许多新认识。可为今后指导现场生产提供依据。     

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。     

幂律流体偏心环空波动压力数值解

钻井液性能和环空几何形状对波动压力影响很大.本文建立了双极坐标下非牛顿流体偏心环空稳态波动压力的控制方程,利用盒式积分法和有限差分法推导了椭圆型变系数非齐次偏微分方程的数值模型,以幂律流体为例计算了下套管作业时所产生的激动压力梯度和偏心环空速度分布.模型计算结果表明:随偏心度增加,波动压力减小,偏心环空宽、窄间隙内速度分布差异增大.管柱完全平躺于井眼下侧时的波动压力大约只有管柱居中时的一半.文中还把数值模型计算结果与经验模型和近似模型计算结果进行了对比.     

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.     

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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。     

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。     

宾汉液体直井稳态波动压力计算模式研究

为避免井下复杂情况的发生,严格控制起下钻或下套管等钻井作业过程中井内产生的波动压力,是钻井设计和施工必须考虑的重要问题之一。这就要求对实际波动压力的预测要有较高的精度,即需要精度较高的预测模式。多年来常用的波动压力计算模式为近似模式,存在一定的误差。为此,本文以宾汉流变模式为基础,从理论上推导并建立了直井起下钻或下套管过程中稳定层流条件下钻井液粘性所产生的波动压力计算模式——稳态波压模式。给出了便于现场使用的计算公式和图表。对钻井现场更好地控制起下钻或下套管速度和钻井液性能有一定的参考作用。     

钻井泥浆泵失控/重载引发的波动压力

泥浆泵失控/重载引发的不稳定流动对泥浆泵设备损害较严重,容易给钻井作业带来安全隐患.考虑钻井液压缩性、管道弹性,结合井口泥浆泵及其管路的特殊结构,建立了钻井中泥浆泵失控/重载等事故引发的泵入口管线的波动压力模型.以一个具体的工程实例为背景,借助计算机编程对其求解.计算结果表明,当立管压力为18 MPa时,双泥浆泵失控引发的波动压力高达6.77 MPa,双泥浆泵重载引发的波动压力高达11.59 MPa;随泥浆泵数量增多/立压增大,增大了泥浆泵高速运转的惯性,从而泥浆泵入口管线所受波动压力增大;随泥浆泵入口管线长度增大,增大了波动压力的摩擦阻力做功,减小了波动压力动能及压力势能的转换,从而泥浆泵入口管线所受波动压力减小,波动压力叠加时间滞后.     

泥浆性能影响环空岩屑运移的实验研究

在文献调研的基础上,对泥浆性能影响环空岩屑运移进行了实验研究。讨论了动塑比、表观粘度、塑性粘度、有效粘度、泥浆密度等因素对无因次岩屑床面积的影响。结果表明:层流下泥浆携岩能力随动塑比升高而增加,紊流时泥浆动塑比值与携岩能力关系不大;提出了一种极限粘度的概念,低于极限粘度时,泥浆携岩能力随粘度升高而降低,高于极限粘度时,两者关系相反;泥浆密度增加可使环空岩屑床面积大大降低。低粘紊流是清洗大斜度井与水平井的最佳措施。     

动态滤失过程中泥饼形成的研究

提出了一个泥饼形成的新模式。该模式指出:泥饼形成的速率与泥浆中颗粒的分布、泥浆的流变性和剪切速率有直接的关系。大颗拉和小颗粒可以同时沉积到泥饼的底部,而只有小颗粒才能沉积到泥饼的上部,这样形成的泥饼具有非均质性。当泥浆中最小颗粒沉积到泥饼上后,泥饼的厚度即会达到动态平衡,从而使滤失速率也达到动态平衡。     

用动态试验方法研究井壁化学稳定性

结合大庆油田的实际情况,利用高温高压径向动态模拟装置进行了4个方面的研究:(1)高温高压下钻井液的径向动滤失;(2)高温高压下钻井液的防塌性能评价;(3)硬脆性泥页岩防塌剂的防塌机理;(4)防塌钻井液的体系。并对钻井液及降滤失剂、防塌剂在不同温度、压力下的滤失特性进行了试验,分析了径向动滤失形成的泥饼结构。认为在动态条件下钻井液的滤失速率随时间变化趋向一个常数;滤失速率随温度升高而增加,随固相增加而减少,随压差的增加而略有增加;降滤失剂对降低动滤失是有效的。经泥饼分析发现,降滤失剂在花饼形成过程中起重要作用。通过动态防塌装置可以模拟地下条件对泥页岩稳定性进行研究,也可以评价各种防塌剂的效果,认为降滤失剂和封堵剂的共同作用对非膨胀硬脆性泥页岩坍塌的预防有显著效果。     

控制压力钻井技术在缅甸Yagyi-1x井的应用

控制压力钻井技术是通过精确控制井底压力,解决复杂地层钻井难题的一项先进钻井工艺,能够提高钻井效益,降低钻井成本。缅甸D区块钻井液密度安全窗口窄,地层倾角较大,裂缝、孔隙发育,易发生井涌、井漏、垮塌等复杂情况。Yagyi-1x井是部署在缅甸D区块的一口评价井,五开井段采用控制压力钻井技术,通过精确控制钻进、接单根、起下钻等不同工况下的井底压力,成功解决了该井段安全密度窗口窄的问题,同时减小了压持效应,提高了机械钻速。     

废钻井液有效成分的再利用

探讨了废钻井液固液分离后再利用的方法,即用经离心机分离后的脱出水与脱出固相再配淡水钻井液、盐水及饱和盐水钻井液。室内实验表明,此方法在技术上是可行的;这种再配的钻井液性能与现场用钻井液和室内按常规方法配制的钻井液性能相近;用脱出固相再配制的钻井液原材料成本只有常规钻井液材料成本的1/6左右。为废钻井液的再利用和解决废钻井液环境污染问题提供了一条可行途径。     

List of China Drilline Fluid Products and Suppliers 1994's

我国的钻井液处理剂近十年来不论在品种上、质量上都取得了飞速发展。在各方面的大力支持下,我们编写了这张“汇总表”,目的是有利于了解全貌,有利于对外交流。我们希望每年能刊出一次,所以希望大家能支持它,补充它,由于是首次汇总,肯定很不全面并可能存在很多错误疏漏之处,恳请提出修改的意见(例如产品的分类、归类方法等)。补充修改的意见请寄上述三单位。     

含金属离子的聚硅酸用作MMH－膨润土泥浆稀释剂的室内研究

通过测定泥浆体系的电性能、流变性、抑制性和粒度分布，研究了含金属离子的聚硅酸（ＰＳＡＭ）对混合金属氢氧化物（ＭＭＩＩ）－膨润土泥浆的稀释作用。结果表明，ＰＳＡＭ对ＭＭＩＩ－膨润土泥浆的稀释能力强，能提高该泥浆体系的抑制性。ＰＳＡＭ的稀释机理为：ＰＳＡＭ产生的带正电二氧化硅颗粒通过静电作用吸附到ＭＭＩＩ－粘土网状结构的粘土颗粒表面，破坏网状结构，释放出大量自由水。     

活化重晶石的研究

钻井用加重泥浆常处于“加重—粘度切力上升—稀释处理—泥浆密度降低—再加重”的恶性循环中,引起重晶石因沉淀导致浪费,也同时消耗了相当数量的处理剂。本研究工作采用了以化学螯合剂将重晶石的表面进行化学改性处理,增强其亲水性、结构活性和高温稳定性。用这种方法处理制得的重晶石称为活化重晶石(Chemical Modification Activated Barite简称CMAB),在分散型泥浆、阴离子聚合物泥浆、两性离子聚合物泥浆及正电胶泥浆中使用后,泥浆在高温下重力稳定性明显提高,流变性也显著改善。     

钻井废泥浆固化剂GH—1现场应用

通过分析废泥浆对环境的影响,针对钻井工程中废泥浆处理难题,研制了废泥浆固化剂GH—1;该固化剂可直接加入废泥浆,经充分混合后,在短期内形成具有抗水性能、封闭作用和吸附作用的不可逆转的常态固体,从而达到限制废泥浆流动和抑制其组分迁移扩散的目的,避免了对环境的影响和危害。文中介绍了现场废泥浆固化工艺及固化物检测方法,并进行了经GH—1固化后的固化物对生态系统,农作物影响的试验。结果表明,固化物均无毒无害,对环境无不良影响;经现场29口井,5450m~3废泥浆固化处理证明,该剂适用范围大,对常用的不同体系、不同密度的废泥浆均能得到满意的使用效果,收到了显著的社会效益和经济效益。