空气钻井携岩及防燃爆最小注气量计算方法

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井方式,当钻遇气层时,天然气就会侵入井内与空气混合,在井下高温高压的环境下极易发生燃爆。注入的空气量既要能有效地携带岩屑,又要能防止井下燃爆。针对空气钻井中确定最小注气量的难题,根据修正的Angel模型,应用最小动能法和最小速度法,建立了携带岩屑的最小注气量方程;根据气侵速度和甲烷在井下的燃爆极限,通过控制甲烷的体积浓度,得出了防止燃爆最小注气量的计算方法;通过计算机编程,对川中某气田空气钻井的最小注气量进行了计算,其结果与实际作业中的最小注气量数据非常吻合。     

空气钻井井下燃爆监测系统

UBD气体监测系统是专门为监测井下燃爆现象而开发研制的,其主要原理是通过对返出气体中氧气、一氧化碳和二氧化碳体积分数变化的监测来判断井下是否发生燃爆。该系统具有仪器安装方便,井场布线简单,微型数据采集系统占用井场面积小,全数字信号传输,系统测量参数多,响应快,稳定性好,精度高,维护方便等特点,并已在川东某井成功完成井下燃爆监测任务,捕捉井下燃爆现象的灵敏性和准确性高,为空气钻井的提速快钻提供了安全保障。     

空气钻井井下燃爆事例分析

空气钻井在提高钻速、解决恶性井漏、保护油气层等方面具有优势,因而应用越来越广泛。但在空气钻井过程中若钻遇伴有可燃气体（如天然气﹑石油等烃类物质）的地层时,空气与其混合后若继续钻井则井下极易达到燃爆条件,在滤饼环﹑钻柱摩擦等条件刺激下就会引起井下燃爆,进而引发卡钻事故。以某井的燃爆卡钻事故为例,分析了其燃爆的主要原因,并采用加强空气钻井过程中的录井监测、注入惰性气体等方法来避免井下燃爆事故的发生。     

双壁钻杆反循环空气钻井循环参数的分析与计算

介绍了双壁钻杆反循环空气钻井的优越性,根据双壁钻杆的内管直径,从理论上分析了反循环钻井满足携带岩屑需要的最低注气量,又根据双壁钻杆的结构和空气介质反循环钻井的流程分析计算了一定注气量与注气压力之间的关系,从而能根据注气设备的额定工作压力确定反循环钻井能钻达的井深。     

空气钻井最小流量计算方法

应用气体状态方程、热力学定律对空气钻井中各个流动参数进行分析,重点讨论储层流体涌入时空气钻井过程中最小空气流量的确定,以及立管注入压力和钻头喷嘴压力等问题。建立了钻头上喷嘴压力的计算模型,根据所建立的模型编制计算软件,可以较准确地计算管柱内压力以及空气钻井需要的最小流量,同时该模型还考虑了储层流体的涌入。结合现场实践,对该模型进行了分析修正,以期达到指导现场实际空气钻井施工的目的。     

空气钻井燃爆灭火阀的研制及其在普光气田的应用

空气钻井有效地提高了机械钻速、缩短了钻井周期,但其最大的问题之一就是井下燃爆问题。为了解决空气钻井在钻遇油气层时,发生井下燃爆,造成埋钻具、井眼报废等复杂情况,基于阻断氧气使火熄灭的思路研制出了一种低熔点合金制造的井下工具--空气钻井燃爆灭火阀。该灭火阀连接在钻头上方,一旦环空着火爆炸,温度升高,低熔点合金就会熔化,关闭阀门,切断气源使火熄灭,制止事态的进一步扩大;还开发了空气钻井防燃爆监测系统,可实时监测返出气体组分的变化和井下燃爆隐患,以确保空气钻井安全、实现快速钻进。     

空气钻井条件下的录井方法探讨

以川东北现场空气录井生产为基础,探讨了空气钻井条件下的录井技术,包括:迟到时间的计算方法、现场样品收集系统、岩样描述方法、天然气层的评价及气层显示数据在气层产量及测试方面的应等.同时,对空气录井条件下的燃爆监测技术及地层出水监测技术进行了探讨,可为今后的录井工作提供借鉴和参考.     

空气钻井最小流量计算的修正模型

文章用气体状态方程以及热力学定律对空气钻井中流动参数进行分析,重点修正了储层流体涌入的空气钻井中最小空气流量计算公式以及钻头喷嘴压力计算公式,为空气钻井实际提供了必要的理论依据。根据修正后的模型编制应用软件,结合现场实践,达到指导现场实际空气钻井的目的,为大庆地区开展空气钻井提供参考。     

川东北地区空气钻井燃爆分析与预防

空气钻井在钻遇油气层时,易发生井下燃爆,造成钻具被埋、井眼报废等复杂情况。为此,分析了井下燃爆发生的条件、方式、原因和燃爆机理,提出针对现场实际情况预防燃爆的措施,即加强对地层的认识,避免在油气层采用空气钻井或转换成雾化泡沫钻井,防止井下燃爆和卡钻的发生,保持井眼畅通防止滤饼圈的形成,利用UBD气体监测系统加强井下烃类气体的随钻监测以及采用防燃爆短节来及时发现和预防井下燃爆的发生,以保障空气钻井的顺利实施。     

空气钻井过程中燃爆异常的录井监测探讨

空气钻井作为一种新型钻井工艺,因其在提高机械钻速、保护油气层、防止井漏等方面的独特优势,近年来被石油钻井行业广泛应用。但由于空气钻井属于负压钻进,当钻遇油气层时,地层流体更容易进入井筒内,而地层产出的可燃性气体与空气混合后,极易在井底发生燃烧、爆炸异常,从而造成严重的灾害性事故。为了准确监测空气钻井中的燃爆异常,有效规避井下作业风险,以准噶尔盆地一口评价井在空气钻井过程中产生的燃爆异常为例,对录井资料(岩性、工程参数、气测数据等)进行分析,从录井角度加强对空气钻井条件下发生燃爆异常的认知,并提出了监测、控制燃爆异常发生的对策。     

气体钻井最小气体体积流量计算新方法

目前气体钻井时主要采用Angel模型计算注气量,但与实际注气量相比,Angel模型的计算结果往往偏小。为此,结合最小速度理论,首先计算得到携带岩屑所需的最小流速,然后采用最小动能方法求解气体钻井所需的最小气体体积流量。考虑气体流量、环空截面积等因素对气体钻井所需最小气体体积流量的影响,引入颗粒群系数与阻力系数对计算结果进行了修正,使求解得的气体钻井最小注气量更加准确。计算结果表明,修正模型的计算结果比Angel模型更符合现场实际情况,机械钻速、井眼直径对气体钻井最小气体体积流量的计算结果也有很大影响。      

气井临界携液流量的计算方法

在气藏开发中,气井井底的液量若不能及时排出,就会在井底聚集,将会形成积液,严重时造成水淹停产,因此,预测气井积液很重要。目前现场主要应用Turner模型进行气井临界携液流量的计算,但有一定的局限性。在实际生产现场,每口井的生产条件是不一样的,因此在计算气井临界携液流量时应先结合拽力系数G的全域拟合关联式计算出液滴的拽力系数,采用与Turner液滴模型相同的力学分析方法,得到了针对不同生产井的临界携液流量的计算公式。通过实例的计算分析,其预测结果较符合实际生产。     

厚层底水油藏油井临界产量计算方法

为了更有效地开发厚层底水油藏,针对厚层底水油藏存在立体渗流的特点,将厚层底水油藏内近井区的流动近似为三维球形向心流,基于稳定渗流理论推导了考虑近井区空间渗流影响的厚油层临界产量计算公式,并通过实例验证了其正确性。利用推导的临界产量计算公式,分析了油层厚度、射开厚度和垂向渗透率对临界产量的影响,结果表明,厚层底水油藏的临界产量随着油层厚度、垂向渗透率的增大而增大,随着射孔厚度的增厚先增大后减小。该研究结果可为厚层底水油藏开发合理控制油井产量提供参考。      

分支井汇合流动压降计算

随着节约型开发方式的发展以及海洋油气的开发,分支井开发油气资源技术越来越受到人们的重视。分支井开采的一个显著特点是存在分支与主支的汇合,在汇合点处存在汇合流动的局部阻力损失,即汇合流动压降。为此,需要建立汇合流动压降物理及数学流动模型,分析汇合流动局部损失的大小,从而为分支井油气产能分析提供基础。文中采用类比方法建立了三分支井的物理模型;通过流体力学分析,建立了三分支井的等径三通的汇合流动模型和等径斜支管的汇合流动模型;汇合流动压降计算表明,当总的流量小于1000m^3／d,各支管内直径不小于76mm时,无论是等径三通还是等径斜支管,其局部阻力损失都很小,最多为0．01MPa左右,是1000m井深油井重力压力损失的0．13％左右;而在生产压差为6MPa水平段井筒内,局部阻力损失0．01MPa,只有6MPa的0．17％左右。考虑现场的工程实际,可以忽略由于分支汇合流动而造成的局部阻力损失。而且三分支井的分支点处采用普通分叉管时,汇合点处最好采用等径三通连接。     

涩北气田携液临界流量计算模型优选

在前人研究的基础上,应用现场实际生产数据,以井筒积液时间为标准,对Turner模型、李闽模型以及四相流模型进行了对比分析,从中优选出涩北气田适应性较强的临界携液流量计算模型。对比分析结果表明,李闽模型的预测结果与实际情况更加吻合,应用该方法能够更为准确地确定涩北气田气井的合理排水采气时机,对涩北气田的合理开发有一定的指导意义。     

气体钻井携带液体最小注气量计算

气体钻井是以空气或氮气作为循环相把钻屑和液滴带到地面的钻井技术,井筒出水未带出的液滴与钻屑混合形成的泥环,会导致岩屑和液体在井底聚集并降低渗透率,影响油气产量。因此,准确预测能携带岩屑和液体的最小注气量是目前亟待解决的问题。基于Boyun Guo的井底压力四相流模型和携带液体最小动能理论,并引入Qian Fang考虑的雷诺数和液滴球形度的滑脱系数理论,建立了求解气体钻井中携带液体的最小注气量方程,注气量计算结果与现场实测数据非常接近,并得出了相比仅携带固体钻屑,同时携带固体钻屑和液滴所需注气量更大的结论。     

井内流体流量的测量方法

集流式涡轮流量计,对测井环境条件的适应能力很差,经常发生砂卡,影响测井成功率,成为亟待解决的突出矛盾。就改进传统的涡轮流量计测定流量的方法,提出了改进方案。     

注水井分层流量调配用陶瓷水嘴的流态分析

从现场试验数据出发,分析了注水井分层流量调配用陶瓷水嘴在注水过程中所通过注入水的流态,为注水井分层流量调配方法的研究提供可靠的技术支持。     

超高压防气窜尾管固井回接装置关键技术

高压油气井尾管固井易发生环空气窜,采用常规回接技术不能解决环空气窜问题,为此,进行了超高压防气窜尾管固井回接装置关键技术研究.通过分析回接插头密封组件、封隔器类型、封隔器防退及防提前胀封等关键设计技术,设计了一种回接插头与封隔器一体、使用安全、密封能力达70 MPa的超高压防气窜尾管固井回接装置.根据该回接装置的结构特点和现场施工关键环节,制定了合理的施工工艺和技术措施,提出了扫上水泥塞、磨铣回接筒、试插等易出问题关键环节的工艺要求,并给出了更精确的浮力变化计算方法.该回接装置在四川地区8口高压油气井尾管固井回接或短回接进行了应用,均未发生气窜.现场应用结果表明,该回接装置操作简便、安全可靠、封隔效果好,能够有效解决高压油气井尾管固井环空气窜的难题.      

气井携液临界流量研究

准确计算携液临界流量对采气工程方案编制有很重要意义。根据最新的研究成果,液滴在气流的作用下呈高宽比接近0.9的椭球体。在这种情况下,计算气井携液临界流量需要考虑液滴形变的影响。在分析了前人携液模型和产水气井携液流动机理的基础上,考虑了液滴内部流动对曳力系数的影响,建立了新的气井携液临界流量计算模型。