考虑非牛顿流体螺旋流动的钻井井筒温度场研究

准确了解钻井过程中井筒温度及其变化规律对于安全、高效钻井具有重要的意义。根据热力学第一定律及传热理论,建立了完整的钻井循环过程中温度场数学模型,分析了井筒中非牛顿流体螺旋流动的传热机理以及水力学能量和机械能量对井筒温度场的影响规律,对高温高压循环当量密度计算和井筒温度控制方法进行了初步探讨。模型计算结果与现场试验数据吻合较好。由数值模拟结果得出:在井深2 000.00 m处,钻柱转速从0 r/min升至200 r/min时该处温度升高4.5 ℃;在井深5 000.00 m处,钻柱转速从0 r/min升至200 r/min时该处温度升高7.8 ℃。研究结果表明,井底温度随钻柱转速的增加呈指数增长,随着井深的增加,钻柱旋转对井底温度的影响更加明显。建立的温度场模型可为高温高压地层钻井水力学设计和现场作业过程中的温度控制提供理论参考。      

金平1井长水平段水平井的设计与施工

胜利油田自主设计并应用常规钻井设备自主施工完成的金平1井,完钻井深2128m,垂深583.9m,位移1636.34m,位垂比达2.803,是目前中国陆上油田位垂比最大的一口水平段水平井。该井的井身结构设计以高效钻井和保护油气层为设计原则,要求井眼轨道具有足够的直井段,并且尽量减小设计造斜率,从而降低摩阻和扭矩,保证水平段有效延伸。最终井眼轨道设计为直—增—增—水平段轨道,造斜率保持在18°～21°/100m。该井井眼尺寸大:一开为准660.4mm,二开为准346.1mm,三开为准241.3mm,造斜点浅,造斜段地层疏松,水平段及斜井段长,摩阻系数相对较大,要求钻井液体系具有良好的抑制性、携岩性、润滑性和防塌、造壁功能,施工难度大。通过不断调整钻具组合,使其满足斜井段和水平段井眼轨迹控制要求,优造钻井液体系,应用随钻测量技术,该井钻探获得成功。     

钻井液压力正交相移键控信号沿定向井筒的传输特性

根据旋转阀的控制逻辑规则,利用门函数构成可变幅度逻辑控制脉冲序列函数,通过数学分析,结合通信原理,构成了钻井液压力正交相移键控（QPSK）信号数学模型,研究了QPSK信号的频谱特性及沿定向井钻柱内压力波的传播特性。根据声学理论,分析了压力波通过定向井造斜段钻柱的声学特征;通过建立沿定向井钻柱分布的信号强度表达式,针对水基钻井液,研究了信号载频、钻柱尺寸、钻井液特性和井眼轨道类型对信号传输的影响。数值计算和分析表明,使用QPSK调制方式,带宽内信号能量比较高,适合于频带传输;QPSK压力信号在传输中受钻井液黏度和含气率的影响较大,当钻井液含气率大于0.5%时,井眼轨道类型对信号传输的影响不可忽略,总井深相同时,浅垂直深井产生的信号损失大于大垂直深井。     

北非三叠盆地 H 区块储层特征及主控因素分析

三叠盆地是非洲北部阿尔及利亚的大型复合含油气盆地,油气成藏条件优越。 三叠系 Tagi 组和奥陶系 Hamra 组砂岩为该区的主要储层,研究其特征及控制因素对该地区的油气勘探具有重要的指导意义。结合区域地质资料,通过岩心和薄片的观察对三叠盆地 H 区块 Tagi 组和 Hamra 组砂岩储层的岩石学特征、沉积相特征、物性特征、微观孔隙类型进行了研究。 结果表明：研究区 Tagi 组主要发育河流相石英砂岩和岩屑石英砂岩,结构成熟度和成分成熟度均为中等,储集空间以粒间孔和粒间溶蚀孔为主; Hamra 组发育滨岸相石英砂岩和长石石英砂岩,结构成熟度和成分成熟度均较高,储集空间主要为溶蚀作用产生的裂缝和少量的溶蚀孔。 物性数据显示这 2 套储层均为特低孔、特低渗和低孔、低渗储层。 Tagi 组储层发育的主控因素是沉积作用,成岩作用对其具有一定的改造作用;Hamra 组储层主控因素为溶蚀作用。 预测该区三叠系 Tagi-2 段是优质储层发育的层段,勘探潜力极大。     

空间圆弧轨迹的解析描述技术

空间圆弧作为一种典型的井眼轨迹组件,广泛应用于三维井眼轨道设计、实钻轨迹监测和滑动导向钻井轨迹控制等领域。分别基于井眼曲率及初始工具面角和井段两端点的基本轨迹参数来表征空间圆弧轨迹的形状和摆放姿态,建立了空间圆弧轨迹的两种描述方法即坐标转换法和矢量分析法,提出了两套空间圆弧轨迹参数的计算公式。这些计算公式在数学上是精确解,可计算空间圆弧轨迹上任一点的井斜角、方位角、空间坐标、工具面角、定向方位角等参数,并且它们都是井深或弯曲角的单值解析函数。对空间圆弧轨迹模型进行了系统地描述,形成了普遍适用的井眼轨迹内、外插值计算方法,可直接用于计算井眼轨迹的分点参数、外推预测井眼轨迹等,具有形式简明、方法实用等特点。此外,应用此研究成果,还可简化三维井眼轨道设计、邻井防碰扫描等设计与计算方法。应用实例验证了研究结果的科学性和适用性。     

注CO2井筒温度和压力分布模型研究及现场应用

为了解释红河油田注 CO₂现场试验中出现的气窜问题,准确优化现场试验中 CO₂注入压力,利用传 热学理论,通过分析井筒传热过程,建立起注 CO₂井筒温度和压力分布的耦合模型,并结合实际注入参 数,对红河油田注 CO₂井筒温度和压力分布进行了研究,此外也解释了现场试验中出现的气窜问题。 结 果表明,在注入井实际注入参数下,井筒温度随着井筒深度的增加而增大,但始终低于地层原始温度;井 筒压力随着井筒深度的增加呈近似线性增加;井口注入压力过大致使井底压力大于地层破裂压力,这是 导致发生气窜现象的根本原因。 模型理论计算结果与现场分析结果相吻合,表明该模型对于实际生产具 有一定的指导意义。     

陕北某气田井筒堵塞原因分析

陕北某气田井筒存在腐蚀和结垢,导致井筒堵塞严重.选取22口典型堵塞井为研究对象,通过堵塞因素与日均减产量之间的灰关联分析井筒堵塞主要影响因素,同时基于主成分分析对气井影响因素进行降维处理,并研究与井筒堵塞之间的关系.结果表明,引起陕北某气田井筒堵塞的原因主要有井筒腐蚀、CaCO3结垢和气井出砂;引起气井堵塞的主要原因排...     

水平井安全和危险钻井方位

在理论推导水平井井壁应力公式基础上,根据Mohr-Coulomb准则,建立了水平井井壁稳定控制方程,提出了水平井井壁安全和危险方位的确定方法。利用该方法,能够确定任意应力条件下水平井的安全和危险方位。算例研究表明,应力模式决定着水平井的安全和危险方位,研究结果能够为井眼轨迹优化设计提供理论依据。     

井筒注二氧化碳双重非稳态耦合模型

二氧化碳在石油工业中有着广阔的应用前景,但目前井筒注二氧化碳模型均未能表征注二氧化碳过程井筒内流动和传热双重非稳态问题。采用Span-Wagner模型和Vesovic模型对二氧化碳热物性参数进行计算,联立连续性方程、运动方程和能量守恒方程,建立了能模拟短期和长期注二氧化碳过程的井筒双重非稳态耦合模型。采用温度和流速双重迭代算法进行数值求解,并完成实例验证和相关理论分析。计算结果表明:新模型能较准确地计算注二氧化碳井筒温度、压力值;摩擦生热项在较大摩阻梯度下不能忽略,而焦耳-汤姆森效应和储层岩性的影响可以忽略。修正后的新模型还可用于预测水力压裂等工艺过程井筒温度分布。     

深水动态压井钻井井筒压力模拟

动态压井钻井技术可有效解决深水表层钻井过程中出现的溢流或井漏、井塌等井下复杂事故。为研究深水表层动态压井钻井过程中的压力变化特征,结合动态压井钻井基本原理,建立了动态压井钻井井筒物理模型,通过设定海水和加重钻井液的初始排量、排量随时间的变化率,推导出了变排量、变密度模式下的动态压井钻井井筒压力数学模型。根据墨西哥湾深水钻井实例数据,计算分析了动态压井钻井过程中环空密度、环空压力、环空压耗以及井底压力随时间的变化关系。结果表明,动态压井钻井技术的关键在于通过实时调整海水排量、加重钻井液排量控制混浆密度,进而控制环空液柱压力,达到深水表层安全钻井的目的;机械钻速是影响井底压力的重要因素,机械钻速越大,由岩屑产生的附加密度越大,井底压力越大。