挥发油非平衡相变对脱气影响的定量评价模型

为了定量评价非平衡相变对油气系统脱气的影响和准确确定不同采油速度下油气系统的泡点压力,以亨利模型为基础,考虑挥发油非平衡相变,建立了考虑压降影响的气体溶解度计算模型。利用变压器油和二氧化碳组成的油气系统在不同压降速度下进行脱气实验,分别测量非平衡相变和平衡相变状态下的脱气速度,经计算、拟合得到表征油气系统非平衡性的重量函数,最后计算出不同压降速度时的脱气速度和泡点压力,并定量评价非平衡相变对脱气的影响程度及泡点压力偏离程度。考虑油气系统非平衡相变模型的计算精度高于未考虑非平衡相变的亨利模型,计算结果表明,挥发油藏开发过程中,油气非平衡相变降低了油藏泡点压力,延缓了挥发油脱气进程,压力降落速度和压力降落幅度决定非平衡相变对脱气的影响程度:压力降落幅度越大、压力降落速度越大,非平衡相变对脱气影响越明显,泡点压力越低、脱气速度越小。     

气藏流动物质平衡方法的不适用性

为了论证流动物质平衡方法在气藏中的适用性,基于天然气体拟稳态渗流理论,引入Russell拟压力函数以及Meunier拟时间函数变换,演绎了拟平均地层压力与拟井底流动压力的关系,并通过实例计算了平均地层压力物质平衡关系和井底流动压力的物质平衡关系,对流动物质平衡方法的有效性做了论证分析。研究结果表明：由于非线性扩散系数的气藏平均地层压力曲线与井底流动压力曲线不平行,在流动物质平衡计算中,用井底流动压力替代平均地层压力的做法不成立。流动物质平衡方法计算气藏地质储量是不准确的。     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

利用PRO/Ⅱ流程模拟软件进行重沸器压力平衡计算

利用PRO/Ⅱ流程模拟软件中换热器和管道压降模块组合,将传热计算与压力平衡计算有机结合在一起,开发出天然气处理装置重沸器压力平衡计算的实用方法,简化了计算过程,并提高了计算准确性。     

考虑毛细管压力影响的裂缝型凝析气藏物质平衡方程

高合凝析油的裂缝型碳酸盐岩气藏基岩渗透率低、毛细管压力高,毛细管压力对凝析气藏的开发有重大影响。常规气藏物质平衡方程没有考虑毛细管压力的影响,因此,将常规气藏物质平衡方程直接用于计算此类气藏的储量,必然会与实际产生一定误差,为此,在考虑气藏外部水侵及储层岩石变形的基础上,以相平衡理论模型为出发点,根据物质的量守恒原理,建立了考虑毛细管压力影响的裂缝型储层凝析气藏物质平衡方程,并给出方程的求解方法。,实例计算表明：在毛细管压力的影响下,凝析气藏井流物偏差因子减小、摩尔体积增大,且反凝析液量增加。考虑毛细管压力影响的凝析气藏物质平衡法计算得到的储量,均大于常规物质平衡法和不考虑毛细管压力影响的凝析气藏物质平衡法,其误差分别为9．88％,133％,比容积法计算的储量偏小5．19％,考虑毛细管压力影响的裂缝型凝析气藏物质平衡方程计算气藏地质储量更准确     

考虑有效膜压力的坍塌压力计算模型

川渝气区风险探井欠平衡井段的井眼扩径率普遍较高,井眼扩径率介于20%~30%,最高可达140%,增加了风险探井的钻探风险,而且欠平衡钻井井壁稳定的问题也尚未得到有效解决。为此,针对欠平衡井段井壁失稳机理开展了研究,提出了计算欠平衡钻井井壁坍塌压力的方法:通过引入有效膜压力系数,结合达西定律、地层流体状态方程、连续性方程,求解出井周压力分布解析解;依据叠加原理得到了井周应力分布模型,并采用Mohr-Coulomb准则推导出维持井壁稳定的最低钻井液密度计算模型;研究了欠平衡、过平衡、欠平衡转过平衡3种典型工况下的井周压力演化规律,并总结了欠平衡钻井井壁失稳的规律。结论认为:该模型反映了泥饼对井壁稳定的影响,由其计算得到的坍塌压力比常规模型计算所得的结果要高,说明有效膜压力系数对井壁坍塌的影响显著,而岩石强度(内聚力、内摩擦角)、地应力、岩石孔隙度等参数对井壁坍塌的影响则相对较小,采用该模型计算的结果更加符合现场实际。     

气液两相流压降模型在欠平衡钻井中的应用

分别利用Hasan kabir和Ansari气液两相流压降模型，分析了欠平衡钻井过程中的井筒压降问题，建立了欠平衡钻井流型判别及压降计算的数学物理模型，并用FORTRAN90进行了编程计算，模拟了欠平衡钻井过程。通过分析井口回压、注气量以及注液量等欠平衡钻井参数发生变化对井底压力的影响，确定了欠平衡钻井井底压力控制方法。理论计算结果与实验数据对比分析表明，Hasan－Kabir预测压力的相对误差在10%以内，Ansari的相对误差在5%以内。因此，建议在欠平衡钻井设计中应用预测精度较高的Ansari方法。     

深井欠平衡环空岩屑对井底压力影响的研究

大庆油田在长垣东部利用深井欠平衡钻井技术进行深层气勘探，取得了较好的勘探效果，及时发现和保护了气层，但许多欠平衡井都是在接单根后效才能点火成功，表明在钻进过程中井底未能达到欠平衡状态。通过对井底压力影响因素和深层欠平衡钻井情况的分析，提出了环空岩屑影响井底压力的计算方法并编制计算软件，计算表明实际钻井过程中环空岩屑对井底压力的影响很大，在5000 m左右的深井低密度欠平衡钻井中，环空岩屑影响井底压力高达3~4 MPa，甚至更高，比大庆油田深井欠平衡钻井动负压值控制范围0~2 MPa要高很多，造成井底过平衡，影响勘探效果，对储层产生伤害。因此，在深井欠平衡钻井设计以及现场施工中应充分考虑环空岩屑对井底压力的影响，以提高欠平衡钻井井下负压控制水平。     

欠平衡钻井井底压力控制技术

在欠平衡钻井过程中,井底压力控制技术是其关键技术之一,为准确掌握井底压力的大小,提高井底负压控制精度,开展了3项关键技术研究。首先利用在钻井过程中随钻测量起钻后地面回放的方法,自行研制开发出能够抗180℃高温、具有抗震功能的测量仪器;其次,在原有模型基础上,利用实测数据进行分析,考虑固相和多相流加速度压降的影响,研制开发了流钻欠平衡钻井环空多相流井底压力的计算模型,并推导出机械钻速影响井底压力增量的计算公式;最后,为验证模型精度,开发了钻井监测与分析计算软件,软件计算结果与实测数据对比,误差小于3%。研究表明,3项技术可提高井底压力计算和控制精度,为欠平衡钻井设计计算与精确控制提供了理论依据和实用数据。     

物质平衡法分区计算定容气藏动储量和压力

定容气藏的动态储量和地层压力获取方法尽管很多。但要在油田紧张的生产情况下准确计算却并不容易，尤其在测试地层压力时要求全区整体关井，并达到一定的时间，测试点尽量多的情况下。利用物质平衡法分区计算了定容气藏动态储量，并结合弹性二相法联立计算了不关井条件下的地层压力。现场数据说明，按照压力系统和非均质性分区计算动态储量比全区整体计算更接近真实的结果，误差更小；用物质平衡方法计算不关井条件下的地层压力，误差较小，比较实用。