探井井下流体温度异常在工程找漏上的应用

能否在短时间内准确判断出漏点位置是成功堵漏的关键.利用井下温度变化引起热变电阻阻值变化的原理测量井内流体温度的井温测井的方法,移植到探井中,利用井下流体温度异常变化在温度曲线上的反映判断井漏的漏点位置.在已知钻井深度以上地层漏失泥浆的地区,可以用温度测井确定循环失灵的深度.通常温度测井曲线将显示井漏位置出现温度降低的异常,紧挨漏失点以下温度急剧增加.漏失量越大,变化越明显.井下流体的温度异常并不都是由于井漏造成的,要结合围岩性质等条件综合考虑.在安全条件允许的情况下,利用井下流体温度判断井涌深度位置的准确率会更高.该方法具有快速、经济、实用的特点,经过在塔里木油田多次使用,取得了非常理想的应用效果.     

一种钻井液漏失位置测量新方法

井漏是钻井工程中常见的复杂事故,井漏的发生严重阻碍了油田安全生产进程,增加了生产成本。进行了井漏过程分析,建立了井漏实验模拟装置,结合该装置,设计了热量发生与控制装置,并研制了一套数据采集与处理系统,通过模拟实验研究了井漏发生时流体携热特征,根据这些特征研制出了一套全新的漏层位置测定仪。该仪器可以在不起钻柱情况下下入钻柱,由地面控制井下加热源,实施井筒内部加热,通过测量钻杆壁温度变化情况,分析环空流体状态,确定该测点是否发生漏失;通过改变仪器下入深度,经多点测量,最终确定漏层位置。该方法测量准确,仪器体积小,下入方便,能为安全钻井提供可靠的技术支持。     

变压力梯度下钻井环空压力预测

为准确掌握变压力梯度钻井环空温度和压力分布特性，基于井筒流体流动与传热理论，充分考虑分离器位置处流体"变质量"传热传质与循环流体物性参数随温度和压力的变化，建立了变压力梯度下钻井环空温度和压力预测模型，并应用双循环迭代算法对模型进行求解，开展了环空温度和压力分布数值模拟研究。研究结果表明：相比于常规钻井，变压力梯度钻井环空温度和压力分布曲线上均存在一个明显拐点，且拐点位置与分离器位置一致；由于具有低导热系数空心球的注入，变压力梯度钻井环空流体温度要低于常规钻井；分离器位置、分离效率、空心球注入体积分数和空心球密度等参数均对变压力梯度钻井环空压力分布有较大影响。     

控压钻井条件下漏层位置判别新方法

针对井漏发生时漏层位置判别难度大的问题,在分析漏失循环条件下井筒流体流动规律的基础上,通过考虑变质量流动对井筒压力波动的影响,建立了控压钻井漏失循环条件下井筒压力预测模型,分析并解释了漏失发生后井底压力和出口流量的变化规律。数值模拟结果表明:井底发生漏失后,井底压力呈现出"一降一升"的变化规律,且升、降幅度随时间变化而逐渐减小,多次变化后最终趋于稳定;出口流量变化滞后于井底压力,漏失发生初期出口流量不变,一定时间后呈现出"一降一升"的变化规律;出口流量和井底压力初次下降的时间差与漏层深度之间呈线性相关,基于此定量关系,提出了一种基于出口流量与井底压力下降时间差的漏层位置判别新方法。研究结果可为控压钻井过程中现场漏层位置判别提供理论依据。     

循环钻进过程中井筒温度场新模型

准确预测井筒温度分布及其变化规律,对安全高效钻进具有重要意义。针对目前温度场模型求解过程复杂且计算量相对较大的问题,以传热学基本原理为基础,充分考虑钻井过程中岩屑进入环空后对流体热学性能的影响,将井壁至原始地温位置之间的地层等效为一传热体,建立了循环钻进过程中井筒温度场的计算新模型。为验证新模型的合理性,利用2口实测井的温度数据进行了对比验证,新模型模拟结果与实测温度数据吻合较好。循环钻进时,环空井底温度的模型计算值与实测值之间的最大误差不超过7.3%,精度满足工程需要。该模型可为井筒温度场的准确计算提供理论指导。     

极地钻井井筒温度压力预测模型及分布规律研究

极地永久冻土层的低温条件会影响钻井液的流变性,从而影响极地钻井中井筒温度和压力的分布。为了解极地永久冻土层低温条件对钻井中井筒温度和压力分布的影响规律,为极地钻井设计和钻井施工提供依据,分析了低温对水基和油基钻井液流变性的影响,考虑低温对钻井液流变性的影响、永久冻土层与井筒之间的耦合作用,建立了极地钻井井筒温度压力预测模型。通过与实测结果和试验结果对比,证明极地钻井井筒温度压力预测模型的预测精度达到了极地钻井要求。利用所建模型模拟了一口极地井钻井循环和停泵工况下的温度和压力分布,结果表明:循环期间,钻井液吸收下部高温地层的热量,通过环空上返时将热量传递至井筒浅部永久冻土层,导致近井地带冻土层融化,冻土层融化消耗热量使井筒温度降低;随着循环时间增长,环空循环摩阻增大;停泵时间越长,井筒钻井液的温度越接近地层环境温度,开井时环空循环压耗越大,开井泵压也越高。研究结果可为极地井钻井设计和钻井施工提供依据和指导。      

深水压井井筒瞬态传热及复杂流动行为研究

在深水压井循环期间,随着压井液的循环,井筒瞬态温度场不断变化,导致环空多相流动行为变化复杂,进而影响压井过程中的井筒压力分布。为快速准确地预测深水压井过程中不同循环时间和压井排量下的井筒瞬态温度分布,基于能量守恒原理,综合考虑压井液、钻杆、环空、地层、海水以及隔水管之间的热传递,建立了深水压井过程中井筒瞬态温度场解析模型。结合深水压井井筒瞬态传热特征,模拟分析了深水工程师法压井循环期间的井筒压力演变规律以及环空多相流动行为。分析结果表明:深水压井工况下,环空压井液循环温度与静温剖面相差较大,随着循环时间的延长和排量的增加,环空压井液循环温度逐渐偏离静温剖面;压井液温度的变化进一步影响环空自由气体体积波动,导致环空多相流动行为复杂多变。研究结果可为深水压井设计和现场作业提供理论支撑。     

温度式钻井漏层位置测量仪的研制

钻井过程中漏层的及时发现是减小产层损害、降低经济损失的有效手段.温度式(电缆加热式)钻井漏层位置测量仪,是一套基于传热学原理结合井漏发生特点研制的新型测漏仪.其工作原理为:井漏发生时漏失流体携走仪器集中加热的热量,通过下部温度变化识别检测漏层所在位置.对所研制的温度式钻井漏层位置测量仪器进行了室内应用性试验.结果表明,该仪器不仅能准确测量漏层位置,还能根据测点温度变化的快慢预测漏失量的大小,而且准确可靠,灵敏度高,反应迅速且不受背景噪声的影响.温度式钻井漏层位置测量仪的研制,为检测漏层位置提供了最直接可靠的技术支持.     

套管微小漏失综合测漏方法及其现场应用

综合利用自然伽马、磁定位、温度计、流量计、多臂井径及磁测井等测量仪器,在压裂车稳定注水打压及稳压条件下结合定点及持续测量方式测量油水井中流量及微差井温变化,综合寻找套管漏失点准确位置。当漏失量较大时,可通过定点打压测量流量以确定可疑漏失井段,再通过稳压连续测量确定确切漏失点位置,提高了测漏的时效;当漏失量较小时可在稳压条件下,连续向下测量微差井温,在微差井温异常点上下打压测量流量变化验证该异常;微差井温拐点可以精确确定漏失点位置,但并非所有温差变化均可以解释为套管漏失,漏失点的确定需要综合上下测量点流量变化及不同测速下流量曲线综合判断。将该综合测漏的新思路应用于现场测漏作业中已经取得初步成功。     

控压钻井多相流温度场预测

控压钻井钻遇储层产生气侵时,会使井筒内气液两相流在不同井深、温度条件下呈现出不同的流态,从而影响环空的压力分布。为此,基于井筒传热方程和能量方程,建立起了控压钻井井筒多相流温度场计算模型,并利用循环迭代法和数值分析法求解钻柱内和环空流体温度剖面。用实例分析其随循环时间、钻井液密度及钻井液排量增加而减小的规律;计算结果与PWD实测数据误差小于2.87%,能够满足控压钻井数据计算及现场施工需要。     

环空响应段流体流动特性数值模拟

基于物理法进行随钻防漏堵漏，其技术核心是利用侧向射流的水力能量在漏失层快速形成薄而高强度的“人造井壁”。钻遇漏层时，部分流体从专门设计的井下工具中喷出，直接射向井壁，给新形成的井壁一个合适有效的作用力，将混入钻井液中的堵漏材料推进漏失层岩石的孔、洞和裂缝，在漏失层井壁迅速形成一层致密的、可以承受一定压差的滤饼屏蔽环，从而增大井壁的承压能力或钻井液密度窗口，达到随钻防漏堵漏目的。由于环空响应段的侧向射流与上返流体具有一定的干扰，采用流体力学软件（CFD）对环空响应段的流体流动特性进行分析，弄清了上返流体对侧向射流的干扰。模拟结果表明，在现有应用的环空返速下，对侧向射流干扰很弱，基本没有影响。     

钻遇多压力系统气层溢漏同存规律研究

钻遇多压力系统气层,多个不同地层压力系数的漏层、喷层常同存于一个裸眼中,钻进过程极易发生溢漏同存的复杂情况。目前国内外对多压力系统气层溢漏同存的研究,往往局限于现场堵漏压井处理工艺技术。文中阐述了多压力系统气层溢漏同存时的物理规律,并根据井筒环空多相流的理论建立了数学模型,系统总结了气液两相流型转换准则和不同流型的压降计算公式,得出了不同工况下多压力系统气层溢漏同存时的井筒环空压力曲线,以及气液两相流型沿井深的分布。计算结果表明:溢漏同存时井筒环空压力迅速下降,溢流态势更加严重;井筒环空的液体流量急剧减少,气体迅速向上滑脱和运移,导致气液两相流型分布变化较大,模拟结果对现场溢漏同存处理技术具有重要的指导意义。     

Numerical simulation of wellbore and formation temperature fields in carbonate formations during drilling and shut-in in the presence of lost circulation

Temperature curves reflect geothermal gradients and local temperature anomalies, thus providing a new understanding of the underground reservoir conditions. When encountering caverns or fractures and fissures during drilling, lost circulation may occur and result in a change to the original formation temperature field, and in severe cases, even the conventional open hole well logging data cannot be obtained. This paper uses finite element analysis software COMSOL to establish a heat transfer model for the wellbore/reservoir formation system during drilling and shut-in in the presence of lost circulation, and a case study is made in a carbonate reservoir in the Tahe oilfield. On the basis of the above, we analyze the temperature distribution in the leakage zone, and the studies have shown that the leakage and petrophysical properties have an impact on the temperature of the wellbore and formation, hence we can estimate the reservoir permeability using the temperature data. In addition, the determination of the temperature recovery time after some drilling fluids have leaked into the formation will help in recognizing the subsurface temperature field of the carbonate formation correctly, thus enhancing production logging interpretation accuracy and improving the understanding of later measurements.     

双庙1井喷漏同存复杂井况的处理

双庙1井是一口高压气层喷漏同层、下喷上漏，伴有多压力系统多漏失层的复杂井，多次打水泥和桥塞加水泥堵漏，井漏均未得到有效的控制。由于井漏导致井内液面下降致使井内液柱压力降低，同时使原来封堵上部漏层的桥塞反吐造成钻头卡死，又因井口下闸板防喷器长期处于高压工作状态，并被高压气体携带的固相颗粒刺穿，严重威胁井口安全，最终采用新型聚合物堵漏材料特殊凝胶堵漏剂尾追水泥浆的方案，一次施工便成功堵住了多点漏层和封隔了主漏层以下、钻头以上环空。测井结果表明，水泥环在2250～3200 m，返高2355 m，返高以上至漏层环空特殊凝胶柱近100 m，成功地解决了双庙1井喷漏同层的复杂井况问题。     

气液两相流循环温度和压力预测耦合模型

为保证欠平衡钻井安全钻进,需要给欠平衡钻井设计提供井筒温度和压力分布等基础数据。基于气液两相流钻井液循环时的流动特征和井筒与地层的传热机理,建立了适用于欠平衡钻井预测气液两相流钻井液循环温度和压力的耦合模型,给出了模型的离散方法和求解方法。在模型的求解过程中,考虑了温度和压力对气相（空气、氮气）的密度、比热、比焓、动力黏度、热导率等热物性参数的影响及热源对气液两相流钻井液温度场的影响,保证了气液两相流循环温度和压力的计算精度。基于大庆油田升深2-17井充氮气欠平衡钻井试验数据,利用气液两相流钻井液循环温度和压力预测耦合模型对欠平衡钻井时的井底温度和压力进行了计算,计算结果与实测结果吻合程度高,验证了模型的有效性。对比分析了以地温、地面温度作为气液两相钻井液温度和考虑井筒换热3种情况下的环空压力剖面特征,为欠平衡钻井设计及控压钻井设计和施工提供了理论基础和技术支持。     

基于测井资料确定钻井液漏失层位的方法研究

塔里木盆地DN构造上第三系到白垩系砂岩地层存在异常高压、压力系数高达2.2，钻井液液柱压力接近上覆地层压力而形成诱导缝，并促使宏观和微观的天然裂缝纵横向延伸，井漏分布区间明显拓宽，钻井液密度高、窗口窄造成井漏频繁、严重。为了更有效地实施堵漏作业，必须明确漏失井段的位置、深度和漏失性质。为此，根据该区钻井液漏失现象在测井曲线上的显示特征，提出了通过常规测井资料和成像测井资料寻找漏失层段和分析漏失性质的综合评价方法。将该方法用于分析塔里木盆地DN构造上的多口井的井漏机理，所确定的漏层位置可靠准确，取得明显效果，为钻井堵漏作业提供了直观可靠的依据。建议在利用测井资料确定漏层位置时，需参考测井计算的岩石力学、地应力和地层压力等参数，以便更好地确定漏层位置。     

稠油开采中井筒温度影响因素分析

要使稠油热采过程中井筒加热参数适当，必须全面掌握地层岩石及流体热物理性质与井筒温度的关系。建立了井筒温度场的二维数学模型，对影响井筒温度的14种参数进行敏感性分析，结果表明：套管循环热流体的入口温度及注入排量、油井的产液量和地层岩石的比热对井筒和井口采出液体的温度影响较大，在循环热流体加热过程中，加热流体的注入参数存在最优值。图3表1参11