深水天然气水合物连续管水平井钻井井筒多相流动规律研究

天然气水合物密度高能量、清洁无污染、资源量大且分布广泛,是未来重要的清洁能源。连续管水平井钻井可保证储层钻遇率、增大储层泄油面积、提高开发效率,且可解决水合物储层埋深浅造成的常规水平井钻井轨迹控制难的问题。深水天然气水合物连续管水平井钻井过程中,由于温压环境的变化,造成天然气水合物分解成气态天然气,气体在井筒中的多相瞬态流动将影响井筒温压环境,引发井控风险。建立深水天然气水合物水平井钻井井筒多相瞬态流动计算模型,分析井筒中气体分布、运移规律,掌握井筒压力变化和地面流动规律,为深水天然气水合物连续管水平井钻井提供理论依据和施工参考。     

川西地区欠平衡钻井提速井身结构研究

与采用泥浆钻井相比,欠平衡钻井井筒内流体产生的压力相对较低(特别是气体钻井),一旦出现高压产层,气体在井筒内运移更快,并有可能在井口附近产生瞬时高压,这就要求开展适合于高压高产气井欠平衡钻井的井身结构研究,确保欠平衡钻井安全实施。文单针对提高川西地区钻井机械钻速的问题,在川西地区的地层压力系统和地层特点研究的基础上,制定了欠平衡钻井井身结构设计的原则,并通过钻头程序和套管程序优化,确定了川西地区高压高产气井欠平衡钻井的井身结构,并经过现场验证,取得了良好的经济效益和社会效益。     

欠平衡钻井关井过程的储层损害分析

欠平衡钻井关井过程中,循环压耗的消失,使储层产生的天然气侵入井筒,且在环空滑脱聚集上升,导致井底压力发生变化。此时,如果井底压力高于储层压力,则发生钻井液瞬间侵入储层,造成比过平衡钻井更严重的储层损害,所实施的欠平衡钻井技术就不能达到保护储层的目的。本文针对冀东某井欠平衡井关井气侵的实际工况,建立了相应的储层-井筒耦合模型和储层损害模型,对井底压力变化进行了动态数值计算及储层损害评价。计算结果表明,瞬时关井产生的水击压力使井底压力陡增,2分钟后井底压力回到欠压状态,随着关井时间的增加,气体滑脱造成井底过平衡,此时不采取相应的排气灌浆措施将对储层造成更严重的损害。本文将为欠平衡储层保护和合理设计钻井参数提供有力的技术支持。     

气体钻井井内动力学分析

欠平衡钻井则是指利用自然条件或采取人工方法,在可以控制的条件下,使井筒内钻井流体压力低于地层压力,从而在井底形成负压差的过程。欠平衡钻井可以大幅度提高钻井速度,缩短建井周期．降低钻井成本。欠平衡钻井可以减轻或消除钻井液对油气层的伤害。良好的产层显示,有利于提高油气勘探成功率。欠平衡钻井技术以空气钻井的出现为标志,本文通过对空气钻井过程中井内气体稳定流动的分析,建立模型,以及过程推导,对空气钻井过程进行模拟。     

干井筒固井技术关键技术研究

气体钻井技术的发展给固井带来更多的挑战,为了避免气体钻井结束后替入钻井液可能引发的井漏、井眼不稳定等复杂情况,缩短钻井周期、降低钻井成本,进一步提高固井质量,探索实践了气体钻井完钻后不替泥浆直接下套管注水泥的固井作业（即干井筒固井作业）。为确保干井筒固井质量,在分析干井筒固井主要技术难点的基础上,研究形成了干井筒固井井筒条件、井眼准备、下套管技术及非连续液相注水泥等技术,提出了防井漏、防井壁失稳、防环空堵塞等技术方法。     

可监测阀板开关及阀板下压力的井筒压力控制阀

井筒压力控制阀有阀体、液控管线、压力测量与监控系统、液控管线保护卡、地面控制柜等组成。井筒压力控制阀与欠平衡钻井作业设备配套可实现钻井、完井、测井等全过程欠平衡钻井施工作业。本文介绍了井筒压力控制阀技术研究工作及现场应用情况。     

气体钻井井壁稳定性问题研究

气体欠平衡钻井,可以采用空气、天然气、氮气、柴油机尾气作为循环介质,其循环系统的压力分布、钻井机械的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比育着很大的区别。由于气体钻井技术在某些方面有着常规钻井液钻井不可比拟的优势.在周内得以大范围地试验应用。但是,作为一项新技术,气体钻井本身具有一定的局限性,其实用范围尚不完全清楚。因此,在现场试验过程中已经暴露出不少问题,井璧稳定性就是其中最为突出的问题之一。在常规钻井液钻井过程中,井筒与地层孔隙压力之间存在正压差,正压差对井壁起到一定的支撑作用,在一定程度上抑制了井壁坍塌,有利于井壁稳定。     

干井筒固井技术在某区的应用分析

探索实践了气体钻井完钻后不替泥浆直接下套管注水泥的固井作业。根据干井筒固井井筒条件、井眼准备、下套管技术及非连续液相注水泥等技术进行现场实践表明：干井筒固井施工的固井质量明显高于常规钻井液介质下固井的质量,注水泥浆施工工程风险小,可消除气体钻井结束后替入钻井液再固井作业可能带来的井下复杂情况。     

空气钻井流体井内压力分布研究

空气钻井能够有效的提高钻井的效率,缩短作业时间和降低现场作业风险。气体不仅密度低、压缩性强,空气钻井的体积流量随压力和温度变化非常明显,使得压力和温度随井深的变化关系更加复杂,因此研究空气钻井过程中井筒内压力分布规律对现场作业具有实质性的指导作用。以广义的钻井工程原理及空气动力学为基础,假设岩石颗粒与循环气体的混合体符合理想气体的状态方程,推导完全不同于以往钻井液钻井的理论模型和实用公式,通过现场实例数据作出压力在环空和钻具内的变化规律图,得出不同深度下压力在环空和钻具内的分布规律。     

气体钻井关键点问题研究以及最小注气量计算

气体钻井技术不但具有避免井漏、泥页岩水化膨胀和储层污染等问题的优点,而且能够大幅度提高钻井速度,提高钻井速度4~8倍,有利于及时发现和有效保护储层及提高油气采收率和单井产量,特别对坚硬地层、致密储层勘探有着重要的意义。但是气体携屑困难、井眼堵塞等问题一直是阻碍该钻井方式推广的瓶颈问题,解决这些问题的关键技术之一就是最小注气量的确定。目前多数文献是用地层温度代替环空温度来进行最小注气量计算,但由于气体的PVT效应,温度受压力流速影响较大,若用地层温度代替环空温度存在较大误差。同时,以往最小注气量计算方法均将关键点设置为钻铤顶部,然而本研究中发现井筒内气体的携岩动能并非一定在钻铤顶部最小,井身结构和钻具组合对关键点位置的影响较大。应用温度-压力耦合计算方式,确定的气体钻井最小注气量与现场施工更加接近,在给定工况下,最小注气量误差在0.4%左右。     

钻井过程中井筒温度分布影响建模研究

为掌握钻井过程中的井筒温度分布规律。建立了直井钻井过程中井筒和地层瞬态二维传热模型,研究了入口温度、钻井液导热系数和地温梯度对直井井筒温度分布的影响,实验结果表明,环空内钻井液和钻柱内钻井液温差最大在井筒温度等于地层温度处;入口温度影响井口附近井筒温度,但井深增加后地温影响更大;钻井液密度增加,井筒上部温差增大;钻井液导热系数增加,井筒上部环空内温度降低,下部升高。模型计算结果与现场温度数据吻合度高,最大相对误差仅为1.65%和0.79%,表明模型有效可靠,可为钻井作业提供指导。     

气体钻井井控安全控制分析

随着我国科学技术不断发展,当今气体钻井技术在油田开发中的应用愈加广泛。但由于气体密度要低于液体密度,而气体钻井所产生的气柱压力低于常规钻井压力,在钻井中遇到液体时,会因为压力差将油气转移到井口,如果油气在返回地面过程中出现了工艺问题、设备问题、井控问题,很有可能造成安全事故问题。基于此,本文首先提出气体钻井工艺流程,分析气体钻井的主要风险,最后探究气体钻井井控安全控制措施。     

欠平衡钻井技术原理及工艺探讨

欠平衡钻井的是指在钻井过程中钻井液循环体系的井底压力低于地层孔隙压力,使产层流体有控制的计入井筒并将其循环到地面的钻井技术。本文主要是从欠平衡钻井的原理出发,讨论工艺参数的设定以及钻井液的选择依据。     

浅析欠平衡钻井技术原理及工艺

欠平衡钻井的是指在钻井过程中钻井液循环体系的井底压力低于地层孔隙压力,使产层流体有控制的计入井筒并将其循环到地面的钻井技术。本文主要是从欠平衡钻井的原理出发,讨论工艺参数的设定以及钻井液的选择依据。     

欠平衡钻井技术的现状及发展

在钻井过程中,采用降低钻井液密度等方式,使井筒内钻井液液柱压力低于地层压力,采用有效措施,使地底流体有控制地进入井筒参与循环到地面,叫做欠平衡钻井技术,这是一种发展迅速且应用广泛的钻采工艺技术。在石油工业迅速发展,而新油气藏的勘探开发条件以及钻采难度不断增加的条件下,欠平衡钻井技术,因其保护油气藏、降低钻井成本等优势,在国内外逐渐得到应用和发展,本文对于欠平衡钻井技术的现状及发展进行了分析。     

气体钻井钻具失效经济性评价方法研究

针对气体钻井钻具频繁失效增加钻井成本问题,基于Forman模型研究了钻具失效周期,建立了钻具失效经济性评价模型,以气体钻井与泥浆钻井钻具失效周期预测为基础,对比了两种钻井方式钻具失效的经济性。研究表明,尽管气体钻井比泥浆钻井有较高的钻进速度,但在振动、冲蚀、磨损、干碰撞摩擦及局部热等多种因素影响下,气体钻井钻具失效周期短于泥浆钻井钻具失效周期,气体钻井钻具失效引起的直接经济损失与间接经济损失高于泥浆钻井。本文模型能定量分析气体钻井与泥浆钻井单井钻具失效的经济性,为油田预算钻井成本奠定了基础。     

泡沫钻井井底压力动态变化分析

泡沫钻井当地层流体侵入时,会使泡沫物性发生变化,直接影响泡沫在井筒的流动状态。基于计算流体力学和多相流的相关理论与研究方法,考虑地层流体的侵入,建立了泡沫在环空中流动的瞬态计算模型,分析了不同注液量、注气量和井口回压下井底压力随时间变化规律。研究结果表明,当注液量、注气量和井口回压不同时,地层流体侵入对井底压力的影响变化非常明显:地层水侵入使得井底压力增大,地层气体侵入使得井底压力降低;在地面可通过合理的设计注液量、注气量和井口回压来实现地层流体侵入时井底压力的控制。     

井下节流及其对携液能力的影响研究

井下节流工艺将地面油嘴转移到井筒中,在实现井筒节流降压的同时,充分利用地温对节流后的天然气气流加热,从而达到降低地面管线压力、防止水合物生成、取消地面加热装置、减少注醇量等目的。为准确预测井下节流后气井井筒温度、压力分布,建立了气井井下节流井筒压力和温度动态预测模型。结合油田实例,预测气井节流后温度、压力沿井筒的分布,计算节流后温度、压力条件下井筒内气体流速和临界流速,为气井的生产提供了重要依据。井下节流后,气体由于压力降低而膨胀,气体的内能转变成动能,促使气流速度增大,临界流量减小,从而很大程度上提高了气流的携液能力,延长了气井的自喷生产期,大大的增加了气井的累计产量。对于即将积液或者积液不久的井来说,井下节流工艺可以改善井况,延长生产时间,也可作为一种排水采气工艺。     

辽河潜山欠平衡钻井井下压力控制阀的研究

欠平衡钻井技术作为成熟的钻井技术广泛地应用于钻井过程中,与其相关的配套装置及工艺也随着欠平衡钻井技术不断进步,井下压力控制阀作为欠平衡钻井井筒压力辅助控制装置,被越来越广泛的研究和使用,但是目前仅凭经验和计算推测井下压力控制阀的开关状态以及封闭的井筒压力,与实际情况产生较大误差,已经不能够完全满足欠平衡钻井对钻井安全的需要。本文中涉及的霍尔电磁感应式井下压力控制阀很好地解决了上述问题,并对井下压力控制阀的连接螺纹、连接筒等易受力变形的薄弱易损部位进行了力学计算和受力分析,简要介绍了现场试验使用情况,最后就井下压力控制阀的研究和现场使用情况做出总结。     

非均质油藏负压钻井渗透率剖面计算模型参数敏感性分析

负压钻井减小甚至避免钻井液侵入污染,因此近年来负压钻井技术越来越得到重用。在钻井工程中,为准确调整钻井液配比以确保井底压力低于油藏压力,需准确计算井筒流入的液量,这使得水平井钻井过程中渗透率剖面的估算尤为重要。地层非均质性对渗透率剖面计算影响较大,本文对非均质油藏参数进行了敏感性分析。