动力压井法理论及适用条件的分析

动力压井法是隶属于非常规井控的一种压井方法，主要是借助于环空流动压降来平衡地层压力，其实质就是使井底流动压力大于或等于地层压力而不超过地层破裂压力。通过全面分析其应用条件和影响因素表明，动力压井法是一种简便、安全、快捷的压井方法，它能解决现有的建立在直井基础上以“泵送模式”作为基本理论的常规压井方法（司钻法和工程师法）所不能处理的许多井喷和溢流问题。动力压井法的应用受到地层压力和现场机泵等条件的限制，根据地层压力和地层破裂压力的关系，得出了动力压井法能否应用的综合判别式，对于现场机泵条件的限制，提出了许多切实可行的措施和建议。     

动力压井法理论及适用条件的分析

动力压井法是隶属于非常规井控的一种压井方法,主要是借助于环空流动压降来平衡地层压力,其实质就是使井底流动压力大于或等于地层压力而不超过地层破裂压力.通过全面分析其应用条件和影响因素表明,动力压井法是一种简便、安全、快捷的压井方法,它能解决现有的建立在直井基础上以”泵送模式“作为基本理论的常规压井方法(司钻法和工程师法)所不能处理的许多井喷和溢流问题.动力压井法的应用受到地层压力和现场机泵等条件的限制,根据地层压力和地层破裂压力的关系,得出了动力压井法能否应用的综合判别式,对于现场机泵条件的限制,提出了许多切实可行的措施和建议.     

异常高压、特高产气井井底流压计算方法研究

异常高压、特高产气井井底流压对气井动态分析及管理至关重要。以高压高产气井井口压力动态为基础,基于质量守恒、动量守恒、能量守恒原理,综合考虑生产过程传热与井筒流动特征,建立了非稳态传热温度、压力耦合模型,编制了异常高压、特高产气井井底流压计算软件。将计算结果与现场实测井底流压进行对比分析表明:对特高产气井井底流压计算,常用的Colebrook、Jain及Chen摩阻因数计算经验公式适应性差,计算得到的流压易出现异常,表现在随着产量的增加,井底流压反而上升,甚至高于地层压力,但首先依据流体雷诺数大小判断流体所在的流动区域,再选用相应公式计算摩阻因数,可消除井底流压异常情况;特高产井产量高、流速快,考虑动能项比不考虑动能项井底流压要高出0.2~0.6 MPa左右,因此特高产气井井底流压计算必须考虑动能项。新模型计算的井底流压与实测值拟合误差小,精度高,具有较好的适用性。     

硬顶法井控技术研究

对于含硫油气井及钻头不在井底等情况下发生的溢流,不能采用常规压井方法压井,需采用硬顶压井法重新建立井内压力平衡,而建立硬顶法压井参数计算模型及分析硬顶法压井过程中井口套压的变化规律,有助于硬顶法压井成功实施。在分析适用硬顶法压井适应性的基础上,建立了硬顶法压井参数计算模型和井口套压计算方法,分析了井筒内气体体积和压井液排量对井口最大套压的影响。结果表明:储层渗透率大于30 mD、裸眼段长度较短和井口承压能力较高的情况适合使用硬顶法;井筒内气体含量越高,硬顶过程中井口套压越高;压井过程中压井液的排量越大,井筒内的摩阻越大,且气液两相进入储层所需要的压力越大。分析计算结果可为现场实施硬顶法压井提供理论支持。      

常规压井过程中立管压力控制误差分析

常规压井过程中立管压力的控制是非常重要的,现场采用的压力计算方法虽然简便,但是在某些情况下会带来一定误差。根据井控时井底常压的基本原理,分析了三种常规压井方法在考虑流体流型、环空摩阻、井型、井身结构等影响因素下的循环立压计算误差,特别针对边循环边加重方法,给出了一个循环周中分段加重的循环立压控制方法,从理论上证明该方法能减少压井时间。通过算例分析,指出钻柱内流体流型和环空内流动摩阻对压井操作存在的影响,对于深井、定向井、水平井、环空尺寸较小井在关井立压较高的情况下影响更大。建议对这类井压井操作时考虑各种影响因素,采用计算机软件准确控制井底压力平衡。     

起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法

钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U形管原理不能描述此时的井眼状况。针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型。利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法。实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性。      

动态置换法压井参数计算

通过研究气液两相泛流现象,提出了一种压井液注入和气体排出同时进行的动态置换法。通过理论分析得出,动态置换法压井过程中应满足井底压力恒定,气体排出过程应满足物质守恒,压井液全部下落到井底应满足泛流条件,从而建立了动态置换法压井参数计算模型。模型计算得到的气液注入速度比和最大压井液注入速度与Ramtahal实验数据比较接近,可应用到现场动态置换法的压井参数计算。通过对比动、静态置换法压井曲线,得出动态置换法在压井排量比较低情况下,压井时间比静态置换法短,井口压力比较低,从井控设备安全及井控工艺角度来说,动态置换法优于静态置换法。给出了动态置换法压井施工工序,对现场的压井施工有一定的指导意义。     

压裂施工过程中的井底压力计算

影响井底压力计算的主要因素是压裂过程中压裂液的流动阻力,包括井筒摩阻和近井摩阻,其中近井摩阻包括射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻。文中基于工程流体力学、岩石力学等相关理论,利用物质平衡原理,建立井筒摩阻、射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻的数学模型．并对模型参数及物理意义进行分析和求解。计算结果表明：井筒摩阻可利用理论公式直接计算求取：若孔眼数、孔眼大小和相位等适当,射孔孔眼摩阻对井底压力的影响可忽略不计;近井弯曲摩阻主要通过降排量法和现场方法获得．但降排量法成本较高,采用现场方法可快速获得近井弯曲摩阻。该计算方法对于准确获取井底压力与施工时间的动态关系具有重要意义。     

利用回压试井资料确定气井生产期间井底流动压力的方法

介绍了一种气井生产期间不进行井下测压即可确定井底流动压力和地层压力的新方法。通过对大量的气井回压试井测试资料的统计分析发现,每口气井一旦确定了生产管柱,井口压力即与井底流动压力存在某种特定的关系。通过这种关系,建立每口井生产期间井底流动压力与垂直管压力损失之间的函数关系,即可根据井口压力实时获取井底流动压力,并根据产能公式计算地层压力。该方法无需测压即可确定井底流压和地层压力,操作非常简单,无需额外的测压成本并可随时掌握井底流动压力,及时提供给气藏管理部门确保气藏合理开发,以获取最大的经济效益。     

利用气井动态摩阻系数预测井口流出动态

气井井下油管动态摩阻系数计算方法的提出,提高了气井垂管流动压力计算的精度,对气井生产动态分析和预测起到了很好的推动作用。借助１口干气井的多点回压法试井资料,介绍了如何利用气井稳定试井资料,确定该气井此时此刻井下油管动态摩阻系数;利用产能方程给出产量和对应的井底压力,结合油管动态摩阻系数计算井口压力,建立该井准确的井口流出动态方程并编绘井口流出动态曲线;讨论了随着地层压力递减和井下油管动态摩阻系数变化规律,井口流出动态方程或井口流出动态曲线的变化规律。气井的多点回压法试井资料的利用,可以准确地预测气井井口流出动态,从而提高采收率。     

深水救援井动态压井设计方法及应用

通过救援井向井喷井高排量泵入不同密度的压井液进行压井的方法,已成为救援井压井方案的首选。简单阐述了动态压井技术原理,给出动态压井设计的关键点和设备选型的方法。通过1 口井实例给出了动态压井设计的流程,并根据最恶劣工况（WCD: Worst Case Discharge）进行了多层储层井喷时动态压井模拟,基于动态压井给出了压井液密度、平台设备选择等方法。认为深水动态压井设计应考虑井喷井流体类型、井喷流通通道、水深影响下的井筒流量等因素。与常规压井方法相比, 深水动态压井具有排量大（最大达到12 m3/min）、地面泵压高（最高达到26 MPa）、所需压井液体积大（最大达到2 100 m3）等特点,可以为救援井动态压井设计思路、平台钻井液泵、钻井液储存能力等设备选型提供参考。     

从典型井喷案例谈一次循环法压井工艺

一次循环法压井方法（即工程师法、等待加重法）是常规压井方法,但在应用中常因套压控制不当等原因,导致压井失败。以元坝272-1H井和清溪1井压井作业为例,分析认为对井内压力平衡问题认识不到位、套压控制不当、压井排量不合理等是导致一次循环法压井失败的主要原因,并以井内压力平衡控制为基础,给出了环空仍然有钻井液和环空喷空2种情况下的一次循环法压井参数计算方法与压井工艺,该压井工艺在HF203井井喷压井中进行了成功应用。研究与应用表明,基于井内压力平衡的一次循环法压井工艺,对于能够正常循环的溢流井喷,具有非常好的可操作性,能够实现快速压井成功。      

深水气井测试温压场耦合模型求解及实现

为求解深水气井测试温压场耦合模型，需优选气液两相流动模型，结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程，建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组，并采用Newton Raphson方法计算，实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结果表明：①该方法真实再现了放喷过程中液位上升和地层产气等2个阶段；②预测井口参数与现场工况吻合，井口压力、温度平均误差小于5%，满足工程精度要求；③模拟结果再现了井筒内诱喷液及测试完井液动态过程，为合理制定测试设计提供依据；④高产能深水气井测试期间，应采用较大尺寸管柱及油嘴放喷，提高清井速度，防止冰堵。算例分析结果表明数学模型真实反映了深水气井测试放喷过程。该研究成果对深水气井测试方案设计及后续跟踪评价具有指导意义。     

气侵期间环空气液两相流模拟研究

钻井过程中地层气体一旦侵入井眼,环空中会形成气液两相流,如果控制不及时或不当,极有可能产生井喷。为研究气侵期间环空中气液两相流的流动规律,以及时控制气侵及防止井喷的发生,以空气—钻井液为介质,分析了垂直井眼环空中气液两相流流型,建立了环空流场的物理流动模型,采用标准k-ε模型对紊流场进行模拟计算,在模拟条件下,得出了气侵发生前后环空气液两相流的流动规律与气侵期间井眼流体实际流动情况相符,并给出了气侵发生后,流体流型转变、气体运移速度及气体在环空空间上的分布规律。计算结果对井控计算机模拟研究具有一定的指导意义。     

井内喷空工况压井方法研究

钻井中井内钻井液喷空是一种严重的井控事故,由于常规井控方法无法使用,研究井内喷空时的非常规压井方法就十分必要。通过研究压回法、动态压井法、动力压井法与动量压井法等4种方法的原理和工艺过程,对每种压井方法的适用性及特点进行了总结和比较。根据以上比较和总结,得出了井内钻井液喷空工况下非常规压井方法的优选方法,并对现场空井实施非常规井控提出了切实可行的措施和建议。     

储层性质对压回法气井压井效果影响评价

压回法压井作为非常规井控的有效技术之一,可以减少和避免溢流井喷等事故中地面及平台的危险。目前对于压回过程的计算中,只针对井筒内流动进行研究,而没有考虑储层性质的影响, 因此不完全符合现场实际情况需求。为了研究储层性质对压回过程的影响,首先建立了井筒气液两相流动模型,然后综合考虑泥饼、储层污染带、储层渗透率、孔隙度和饱和度因素影响下的压井液在压回储层后的流动规律,并分析了压回过程井筒的压力变化规律,最后定量出不同因素对压回储层效率的影响。研究结果表明,储层含气饱和度与泥饼渗透率对压井影响较小,而储层厚度、孔隙度影响较大,综合考虑不同储层性质影响的压回法压井能对气井安全钻井提供了技术保障。