气井携液临界流速多模型辨析

围绕气井携液临界流速的计算,有很多理论推导或实践回归模型。因为模型之间的差异很大,在模型选择与应用方面一直没有定论。通过多模型对比与辩证分析发现,模型之间存在基本恒定的比例关系,对井筒两相流动中液相存在形态认定的不同是模型之间的主要区别,没有一种模型可以对井筒连续携液工况作出一个全面合理的解释。依据流体力学基本原理和两相垂直管流流态基本理论,结合实验观察和现场实测流压梯度分析,对井筒携液工况开展了进一步的探讨,认为环雾流同样具有连续稳定的携液能力,液滴雾流并非唯一的连续携液流态,把深究液滴的具体形状作为求解携液临界参数的唯一途径,存在明显的局限性。结合两相携液流态特征,提出了便于现场操作的模型选择与应用意见。     

页岩气水平井井眼清洁评价研究

川渝地区页岩气水平井环空岩屑浓度增加和岩屑床的产生会使井眼清洁程度变差,导致卡钻等事故,需要加快井眼清洁评价方面的研究.鉴于此,根据页岩气钻井现场所用油基钻井液数据,利用切应力误差法和相关系数法优选出适用于该地区的油基钻井液流变模式——卡森模式,建立了环空岩屑颗粒启动临界流速模型和岩屑床厚度分布模型.以CNH17-2井...     

水平井最大流速和临界流速的实验研究

利用一个成比例的实验室模型对水平井底水驱和边水驱最大流速进行实验研究。将底水戏实验结果与两个瞬变的最大流速动态模型进行比较。通过解析模型估算出临界流速的应用范围。     

井眼清洁对长水平井井筒ECD影响分析

基于动态岩屑床模型,建立了考虑井眼清洁的长水平井井筒钻井液当量循环密度（ECD）计算方法,分析了机械钻速（ROP）和泵排量对岩屑分布的影响,以及岩屑堆积对井筒ECD的影响。结果表明,环空岩屑床厚度随着机械钻速的增大而增大,在环空返速不变的情况下,ECD会同步增大;增大泵排量能提高井眼清洁程度,井眼清洁程度较差时,小排量钻进也会导致环空ECD过大。     

水平井筒气液两相分散泡状流流动模型

通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析,考虑了管壁入流或出流的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法。并分别应用气、液两相质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁存在入流或出流对于分散泡状流流型压降的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。     

基于CFD-DEM耦合模型的岩屑运移数值模拟分析

为了提高大位移水平井钻井过程中井眼环空的岩屑颗粒运移效率,文中以岩屑颗粒运移速度作为评判运移效率指标,采用CFD-DEM耦合模型进行数值模拟,分析了钻杆偏心度、钻井液入口流速、钻杆转速和岩屑粒径对岩屑颗粒运移速度的影响规律。模拟仿真结果得出：钻杆偏心度的增大将导致悬浮层岩屑颗粒平均运移速度降低,其中偏心度大于0.50时,岩屑颗粒更易形成岩屑床;岩屑粒径的增大将使得沉降速度增大,从而导致岩屑颗粒运移速度降低,岩屑粒径超过1.5mm时,岩屑颗粒运移速度降低较为明显;提高钻杆转速,对岩屑颗粒运移速度的提升效果较小,但会使得岩屑滞留量减少;增大钻井液入口流速,能够使得岩屑颗粒运移速度同比例增大。为了减少岩屑床的形成,增大井眼清洁程度,应增大钻杆转速与钻井液入口流速,减小岩屑粒径。文中所建立的耦合模型也可为岩屑颗粒运移的研究提供一定的理论指导。     

气藏水平井携液临界流量计算

液滴在水平井筒中的受力情况与垂直井筒中截然不同,根据垂直井筒中质点力学分析获得的计算气井携液临界流量的Turner公式及其修正式不再适用于水平井。根据水平井筒内液滴质点分析理论,推导出水平气井的携液临界流量公式。与水平管气液两相流态机理计算得到的携液临界流量结果的对比结果表明,用质点分析理论计算得到的携液临界流量比气液两相流态机理计算结果要偏于乐观,且其流态正处于环状流和雾状流的过渡区。因此,在实际应用中,用质点分析理论计算的结果可根据生产井实际情况在一定范围内进行调整。     

基于漂移流动模型的水平井岩屑床高度瞬态计算新方法

水平井已成为常规和非常规油气资源开采的常用井型,但水平井钻井过程中造斜段与水平段环空极易堆积形成岩屑床,为避免岩屑床沉积所导致的埋钻、卡钻事故,需要对环空中的岩屑床高度进行实时准确预测。为此,基于漂移流动模型建立了环空固液两相瞬态运移模型,应用基于交错网格的有限体积法对环空进行离散化,并采用投影方法进行数值求解。研究结果表明：(1)投影方法可以应用于环空固液两相流瞬态计算当中,且求解效率高于传统的压力—速度耦合算法;(2)岩屑进入环空后,首先在钻头处形成稳定岩屑床并逐渐向出口方向延伸,由于岩屑运移所产生的阻力远高于钻井液流动阻力,岩屑体积分数较高的井段环空压耗大幅增加;(3)环空中形成稳定岩屑床的时间主要受排量影响,低环空排量形成稳定岩屑床的时间较高环空排量所需时间更长;(4)通过与稳态岩屑床高度模型进行对比,所建立模型可满足实钻过程中的工程需要,且准确性可靠。结论认为,建立的模型用于预测大斜度井段岩屑床瞬态高度,计算效率较高,能够为水平井岩屑床高效清除与卡钻事故风险预测提供一定的理论指导。     

井筒中向上气 液两相流的综合机械模型

本文提出了一个预测向上气液两相流的流动特性的综合机械模型。这个综合机械模型由一个流型预测模型和一组预测泡状流、段塞流和环状流的流动特性(如持液率和压力降)的独立模型组成。并且使用油井数据库评价了这个综合机械模型。这个数据库由1775井次的广泛现场数据组成。同时,还将该模型的性能与通常所用的六种经验关系式的性能进行了比较。该模型的整体性能与这些数据吻合得很好。与其它经验关系式的对比表明,这个综合模型的性能最好,它具有最小的平均误差和最小的离散度。     

水平井井眼清洁技术研究与实践

近年来,国内大规模开发非常规油气资源,水平井部署数量急剧增加,由于对水平井井眼清洁缺乏科学、系统地认识,水平段钻进过程中经常出现卡钻、提前完钻、套管无法下至预定井深等问题;另外,不良的井眼清洁也会导致非常高的隐性成本,包括控制机械钻速、增加划眼、循环、起钻时间等.通过明确水平井不同井段岩屑运移机理,分析井眼清洁的关键要...     

页岩气水平井全井筒临界携液流量模型

目前的临界携液流量模型均未完整反映页岩气井的复杂井身结构和返排液量变化特征,无法准确预测页岩气水平井积液。为此,通过对液滴动力学和能量分析,综合考虑井筒产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴能量损失,建立了页岩气井全井筒临界携液流量模型。根据最大稳定变形液滴能量平衡关系,确定了最大稳定变形液滴长轴长度;选取了适用于页岩气水平井的曳力系数和表面张力公式;根据误差分析优选了Mukherjee-Brill两相流模型计算页岩气水平井井筒压力分布。实例分析表明,与现有临界携液流量模型相比,新模型对于页岩气水平井的积液预测符合率最高,预测精度达92.3%。新模型可以准确预测积液井和接近积液井,对不积液井的积液预测精度也能满足现场应用要求,可以有效指导页岩气井积液判断与排采工艺选择。     

水平段井筒管流的简化模型

对于水平井井筒的稳定单相流动,提出了水平井井筒管流的“微元段”观点,从而简单实用地解决了井筒内的变质量流问题;根据流体力学和渗流力学理论,给出了水平井井筒管流的“等效渗流”方法,推导了单相流动的层流、紊流和过渡状态时的“等效渗透率”,建立了水平井井筒的“管流等效渗流”模型。当水平井井筒内流动处于层流状态时,等效渗透率仅是井筒半径的函数;当流动处于紊流状态时,等效渗透率不仅是井筒半径的函数,而且与流体性质以及井筒压降有关。经实例分析,模型计算所得的等效渗透率在不同流态时是连续的,避免了流态转化时的数值突变问题,而且模型简单实用,所得到的等效渗流方程与达西渗流方程形式相同,因此,现有的用于处理油藏渗流的技术都可以用在井筒管流中。该模型可以在井筒管流与油藏渗流耦合问题中使用,避免了在耦合过程中使用繁琐的流体力学公式,从而可以降低耦合问题的复杂性,使求解问题变得简单。     

提高水平井固井质量技术研究

水平井通过扩大油层泄油面积提高油井产量,提高油田经济效益,目前已经成为油气田开发的一种有效手段,特别对于低渗油气藏,效果更加显著。以中原油田水平井H-平1井为例,从岩屑床的形成、岩屑的受力分析、运移方式、井眼清洗、套管扶正居中、冲洗隔离液以及水泥浆性能方面进行了分析研究,提出了提高水平井顶替效率和固井质量的综合技术措施,现场应用取得了较好的效果。     

多功能井筒清洁器在渤海油田分支水平井应用

渤海油田分支水平井管柱的间隙小,井筒清洁程度要求高,充填防砂管柱下入风险大。在刮管洗井作业中采用了MTWF多功能井筒清洁器。介绍了多功能井筒清洁器的结构、工作原理和适用工况。多功能井筒清洁器在分支水平井A1H1井刮管洗井作业中的应用,实现了一趟钻完成刮管洗井和碎屑收集。应用表明,多功能井筒清洁器有效提高了分支水平井刮管洗井质量和井筒清洁程度,保障了充填防砂管柱顺利下钻到位。     

高黏度流体垂直井筒携砂临界流速实验与计算

生产实践证明适度出砂开采稠油能够有效增加油井产能,高黏度流体在井筒内携砂临界流速的确定是稠油适度出砂生产设计的关键参数之一。结合调研文献资料,考虑砂粒形状、砂粒浓度和器壁干涉等因素影响后,给出了适用于高黏流体计算砂粒沉降速度的砂粒器壁干涉沉降速度经验公式,采用垂直井筒携砂模拟实验装置进行实验,静态沉降实验得出了砂粒形状校正系数,高黏流体携砂临界流速实验测得实际携砂临界流速,拟合砂粒器壁干涉沉降速度和携砂临界流速,得出高黏流体携带不同粒径砂粒的临界流速计算式。结果表明,砂粒器壁干涉沉降速度与携砂临界流速基本上呈线性关系;黏度越大,砂粒器壁干涉沉降速度与其携砂临界流速值越接近。     

倾斜气井临界携液流速预测新模型

基于倾斜气井气液两相分层流假设,考虑润湿性和表面张力对液膜沿井筒内壁周向分布的影响,通过考察气液相界面形状变化对单位管长气液两相系统势能、动能和表面自由能的影响,利用能量最小原理建立了临界条件下的气液相分布计算模型;考虑倾角的影响,建立了相界面摩擦因子计算模型并最终闭合控制方程.研究表明:低持液率流动条件下,相界面形状...     

颗粒在起伏成品油管道中的沉积运移规律

成品油管道中杂质颗粒的沉积会增加管道内积水,腐蚀管道。通过建立的成品油携水携杂质实验环道系统,研究了成品油管道中颗粒的沉积运移规律,测量了将颗粒从管道中清除的临界流速,同时考虑了颗粒沉积对油携水运动的影响。根据实验现象,将临界流速划分为可沉积临界流速和稳定沉积临界流速,分别界定颗粒是否会产生沉积和是否会稳定沉积。采用LES-DEM耦合计算方法,仿照实验过程对颗粒的沉积运移进行数值模拟。实验和模拟结果表明:杂质颗粒一般会在上倾管段之后的高点位置沉积;颗粒沉积后容易引发积水,若要将积水清除,须同时将颗粒清除;2种临界流速随管道倾角的增大而增大,受颗粒尺寸影响较小,与管道中颗粒的含量无关;数值模拟验证了颗粒在管道高点位置沉积的实验现象。     

倾斜井筒岩屑运移实验研究评述

石油钻井作业中井筒岩屑运移影响钻井花费、时间及成井质量。随着定向井、水平井及大位移井等复杂结构井的广泛应用,倾斜及水平段井筒岩屑运移问题已经成为钻井作业中亟待解决的问题。钻井过程中井眼清洁不充分易引起一系列问题,例如卡管柱、高扭矩和摩阻压耗等。笔者对岩屑运移实验研究进行综述,介绍了岩屑运移实验研究目的、影响因素分类和实验观察流型,总结了实验中主要研究因素对岩屑运移的影响规律。在此 基础上总结目前实验尚未完善之处,提出了下步实验的研究趋势。     

水平井井筒变质量流动压降计算新模型

为了使水平井变质量流压降模型更具合理性和准确性,更有效地分析油井产能和生产动态,通过回顾和分析以往关于水平井筒压降模型的计算理论与方法,利用现有实验数据回归分析建立了一种新的射孔完井压降计算回归模型,该模型能够实现射孔完井孔密、相位角连续变化时综合摩擦系数的求取和井筒压降的计算。通过实例对比分析可以看出,该模型和目前常见模型的计算精度较为接近、计算结果较为合理。该模型的提出可以为进一步改进油藏渗流与井筒流动耦合模型的理论研究提供参考。     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。