论喷射钻井中选择排量的范围和确定立管压力的条件

喷射钻井选择排量的范围,是在确定的最小排量Qmin和最大排量Qmax范围内尽可能选择平板型层流或层流下的排量。在最小排量Qmin与临界排量Qo间按喷射钻井最优工作方式确定排量Q。确定立管压力Pmax的方法,不仅要根据钻井液力泵的实际工作压力P_p,还要根据地面循环管路工作压力P_R和钻杆的承压能力η_R来确定。文中对上述选择方式和确定方式进行了公式推导。     

常规压井确定循环排量的方法

常规压井,指钻进中发生溢流后,钻头位于井底,井内有足够的钻井液情况下进行的压井作业。长期以来,我国对压井循环排量的确定,一直引用国外资料所推荐的方法取值,即取压井循环排量约为正常钻进循环排量的1/3~1/2。这种取值方法经过压井实践之后发现不够合理。本文从迅速恢复和建立井内压力平衡的角度出发,认为提高压井循环排量是有利的。那么如何合理地确定压井循环排量就是本文的主要内容。     

小井眼循环压耗精确计算方法研究及应用

由于小井眼与常规的井眼存在很大的差别,原有的计算普通钻井井眼循环压耗的模型在计算小井眼循环压耗时存在误差。为了能够准确地计算出小井眼的循环压耗,除了考虑钻柱偏心、钻柱旋转和钻具接头对循环压耗的影响外,还要考虑压力和温度对小井眼循环压耗的影响。在原有循环压耗计算公式的基础上提出了精确计算小井眼循环压耗的模型。实例计算表明,其误差小于5%,满足钻井工程需要。     

钻井循环压耗计算修正系数方法及应用

通过对实际钻井循环系统分析，认为在钻井循环过程中把全循环过程看成紊流是有理论依据的、可行的和符合实际的。并结合工程实际，对常见的紊流压耗计算公式作分析，找出应用目前的压耗计算公式计算出现误差较大的原因。为了使压耗计算模式准确、实用、能适用于各种井况，把流体力学研究中的实验方法思想引入钻井循环压耗计算的数学模式，提出了压耗计算的动态数学模式。在模式中引入可实时测取的四个修正系数，以便对压耗计算模式作实时修正，同时给出了修正系数的现场获取方法，使压耗计算模式可应用于各种井况。此方法在东湾1井应用表明，具有较高的准确度。     

超深井循环压耗计算模型研究

传统的循环压耗计算模型主要是针对浅井和中深井,其温度和压力对钻井液流变性和密度的影响小,因此精度能够满足工程需要。但高温、高压环境下的超深井钻井,温度和压力对钻井液密度和流变特性的影响已不能忽略。为了使钻头得到更多的压力降和水功率,尽量减小钻井液传递过程中能量的损耗,就必须准确求得循环系统压力损耗。鉴于此,建立了考虑温度、压力效应的超深井钻井循环压耗计算模型,并编制了应用软件。计算结果表明,计算的循环压耗与实际压耗符合率在95%以上;考虑温度、压力效应的循环压耗与不考虑温度、压力效应的循环压耗相差3 MPa左右,这为增大喷嘴压力降、开展超深井钻井喷射钻井提供了理论指导。     

深水钻井浅层气动力压井排量计算

针对深水钻井过程中的浅层气问题,利用多相流理论,建立了深水钻井浅层气动力压井参数计算模型,并证明了其准确性。计算结果表明,在动力压井过程中,压井排量呈由小变大、再由大变小并最终趋于稳定的变化过程。深水钻井浅层气动力压井过程中应适时调整压井液排量以保持井底恒压,从而达到既防止气体继续侵入,又防止压裂地层的目的。     

钻井液排量可行区间的确定

本文论述了确定钻井液排量可行区间的理论和方法，指出钻井液排量的可行区间应满足眼清洁，钻头润滑及井壁合理冲刷所需的四个排量中的最大值来下降，以防冲套与压漏地层及玷井所限的三种排量的最小值为上限，文中给出了排量可行区间的计算实例。     

小井眼环空循环压耗预测系统方法

结合小井眼钻进的实际工况建立了适合小井眼的循环压耗计算模型。该模型考虑了钻杆接头、钻柱旋转和钻柱偏心对循环压耗的影响，适用于幂律和HB钻井液流变模式。应用该模型编制的软件对某井进行了循环压耗校核计算，相对误差小于10％，表明该方法具有较高的准确性，能够应用于小井眼水力参数设计、现场分析和指导施工。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大，环空间隙较小，引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化，许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，导出了计算小井眼环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Her-schel-Bulkley模式描述钻井液的流变性,考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响,导出了计算小井眼环空循环压耗的模型,将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明,该模型具有较高的精度,可以满足现场作业的要求。     

计算窄间隙环空循环压耗的新模型

影响窄环空中摩擦压降的关键因素为环空尺寸的变化、钻柱旋转及偏心。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，提出了一种新的计算窄间隙环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。     

无隔水管钻井浅部地层井筒循环压耗分析

无隔水管钻井液回收钻井技术能够较好地解决深水浅部地层的钻井难题。基于圆管流量方程及其在环空中的推广应用,分别建立钻柱内和环空中钻井液全流态的井筒循环压耗计算方法。算例分析结果表明,层流状态下钻柱内和环空中循环压耗随排量增大均缓慢增加,而过渡流和紊流下循环压耗随排量增加的速度较快;RMR无隔水管钻井系统在钻井过程中存在一个临界排量,只有泵排量不小于临界排量才能够保证井筒循环的连续性;钻遇浅部地层时井筒压力中还是钻井液液柱压力起主导作用,循环压力的影响相对较小。研究内容可为我国开展深水无隔水管钻井提供一定的技术支持。     

带封隔器的油套合压管柱油管临界排量计算

为防止油套合压过程中封隔器因承受较大活塞力而发生移位,开展了保证封隔器不发生移位的油管临界排量计算研究。通过管柱受力分析,建立了压裂管柱轴向力计算模型,利用有限元分析软件模拟了封隔器胶筒的锚定力。根据压裂管柱所受轴向力与锚定力的关系建立了保证封隔器不发生移位的油管临界注入排量计算模型。通过计算得出:当地层破裂压力梯度为2.1 MPa/100m时,井深2 000.00 m处φ60.3,φ73.0及φ88.9 mm油管的临界排量分别为0.965,0.810和0.470 m3/min;而在井深3 000.00 m处,3种尺寸油管的临界排量分别为1.120,0.985和0.680 m3/min;临界排量随井深增加而增大,随油管尺寸增大而减小;在选取的地层破裂压力梯度范围内,地层破裂压力梯度为1.8 MPa/100m时,φ88.9 mm油管的临界排量最小,为0.46 m3/min。研究结果表明,油管排量大于临界排量可有效防止封隔器发生移位,有助于确保油套合压过程中压裂层位和压裂深度的准确性。      

压井循环中的安全控制技术及有关计算

本文就压井循环中将实际的循环套压控制在允许范围内,从而实现安全压井这一问题开展讨论,并提供了具体的安全控制方法。     

煤层气压裂中阶梯排量测试确定地层闭合压力的新方法

在煤层气水力压裂主压前进行的阶梯排量测试,主要用来确定地层闭合压力。常规方法是根据地面压力和排量之间曲线的斜率变化进行确定,存在的问题是斜率变化不明显,确定的地层闭合压力不够准确。为此,根据不稳定渗流和试井理论,推导出排量阶梯变化时的压降方程。根据该方法所作的曲线斜率变化比较明显,所确定的地层闭合压力较准确。计算实例表明该方法可以成功应用到实际现场。     

传统计算循环压耗方法局限性探讨及改进方法验证

近年,随着西北缘玛湖地区勘探开发进程加快,经不断的实践探索发现钻井过程中准确确定循环压耗可以有效地降低井下复杂事故发生率,提高安全钻进效率。在过去深井或超深井作业中,利用传统计算模型确定循环压耗存在较大误差[1]。因此,合理的改善该地区循环压耗计算方法具有重要意义。通过改进传统方法,利用幂律流体模拟钻井液,推导出圆管和环空中幂律流体的雷诺数公式以及环空中层流时的压耗计算模型,利用该模型在确定深井循环压耗时计算简单,准确率高,误差低,为安全钻井、增大钻头压降等提供理论指导。经现场应用发现该计算模型可有效降低循环压耗误差。     

大位移井循环压耗精确计算方法研究及应用

对现有大量的压耗计算方法进行了研究分析,提出了适合于大位移井循环压耗计算的不同流变模式泥浆流动的流态判别和摩阻系数计算方法,建立了钻杆接头对钻杆内压耗的影响系数计算式和井下动力钻具压耗计算方法。基于传统钻井循环压耗计算方法,结合大位移井特点,提出了大位移井循环压耗的精确计算方法,验证结果表明,该方法能够较大幅度降低误差,从而能为大位移井水力参数计算和设计提供帮助。     

浅析泥浆泵实际排量与容积效率计算方法

准确的泥浆泵排量是设计钻井水力参数,实现喷射钻井和优选参数钻井的前提,是填写钻头卡片、井史和建立钻井工程数据库的基础数据;准确的容积效率要求钻井队及时排除泥浆泵吸入不良的情况,挖掘出泵的潜力后,可增加10%~15%的水功率。所以现场普遍使用计算机计算泥浆泵实际排量与容积效率,为了使计算准确,关键要取准原始数据,其中泵压是原始数据中最重要的一项。本文用实例解析了在现场遇到的各种工况下怎样取准泵压,如使用长喷嘴钻头时;钻上部地层,机械钻速高,上返速度低,环空泥浆密度高于钻柱内时;井下钻具被刺时;同时开两台容积效率显著不同的泵时等等。文中提示,对计算结果要进行辨析,对照所使用的泥浆泵,看算出的排量与容积效率是否合理。文末举例显示每个原始数据和计算结果应保留的有效位数,作为示范,在附录中列出了常用泥浆泵1冲/min的理论排量表。     

抽油井流压及泡沫段计算新方法探讨

当一口井放套压稳定生产，关套压生产较短时间，可近似认为套管气量保持不变，套压上升。根据套压上升及液面变化可近似计算出套管产气量。利用牛顿力学、水力学、运动学原理，计算出泵吸入口以上泡沫流体平均密度和流压，并应用于实际生产及二流量试井，取得了好的效果。     

固井施工中注入排量的优化设计

注水泥固井时,由于水泥浆和泥浆间密度差及压胶塞时注入排量较小的影响,常使注入排量不等于返出排量,在某些情况下差别很大。因此,用常规的紊流顶替排量注入时,实际上环空返速根本达不到紊流流态,严重影响着固井质量。这种情况近年来已受到人们的重视,这也就是大家常说的"U形管效应",文献[1]对这个问题进行过比较详细的讨论。本文针对固井施工中的"U形管效应"问题,提出了注入排量的优化设计方法。笔者认为"U形管效应"即为动力学中的加速度引起,可称为二阶精度分析,目前,在其它参数已定情况下已能对"U形管效应"进行计算和简单地调整注入排量[2,3],以达到减少"U形管效应"的目的。但是,究竟如何设计注入排量才是最佳方案。为此,在"U形管效应"计算的基础上,提出了注入排量的优化设计方法。用该方法可以在给定条件下求出注入排量的合理分布,以便使"U形管效应"减至最小程度。