反循环气体钻井压力计算分析

气体反循环钻井在中国刚刚起步,很多理论分析、计算方法尚未形成,急需开展气体反循环钻井理论方面研究,为气体钻井的设计、设备选型、工艺参数优化提供理论保证和技术支持.气体体积流量是保证欠平衡钻井施工的关键,由于采用具有极大压缩性的气体作为循环介质,循环系统的体积流量与压力变化密切相关,因此空气钻井压力计算成为研究重点.对钻柱和环空处分别进行了压力公式推导.以空气钻井为例,求出各处公式通解.根据边界条件确定常数,获得压力随温度和井深变化的规律,进一步计算即可确定体积流量,为选择钻机设备等提供依据.     

气体钻井条件下迟到时间的计算与校正

传统的钻井液条件下迟到时间计算方法无法适应气体钻井的需要,为了满足生产的需求,采用实验校正的方法尝试建立了气体钻井条件下迟到时间计算模型。通过选取不同的计算模型,改进和完善综合录井仪软件,配套安装相关的传感器,测量计算迟到时间所需参数,实现了气体钻井条件下迟到时间的实时计算。为了验证综合录井仪计算的迟到时间的准确性,并对存在的误差进行校正,探索了气体钻井条件下迟到时间的4种校正方法,现场应用表明,该模型简便可行。     

气体循环钻井注气量计算与影响因素分析

依据气体循环钻井的工艺特点研究了循环钻井井筒及地面压力分布,在压力分布基础上结合最小动能法深入研究了封闭循环钻井关键点的选择,并研究了不同关键点对循环钻井注气量的影响。由于循环钻井为闭环钻井,利用循环钻进压力分布计算理论、气体P-V-T(压力-体积-温度)理论、最小动能携岩标准,研究了井口压力对注气量的影响。研究成果为循环钻井提供了理论基础,对循环钻井的现场应用具有积极的指导作用。     

欠平衡钻井坍塌压力计算模型

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在欠平衡钻井过程中，地层流体不断流入井内，促使井筒周围的应力将伴随地层流体的流入而重新分布，进而影响井壁的稳定性。根据原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向流动产生的拖拽力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解，考虑欠平衡钻井过程中地层流体对岩石拖拽作用后地层坍塌压力更大即井壁更易失稳，运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算模型。将所建立的计算模型应用于塔中722井的井壁稳定性分析，结果表明：理论分析结果与工程实测数据对比，计算结果较为准确。     

气体钻井井斜控制技术与应用

川渝地区的深探井,由于初次开钻井眼尺寸大,地层复杂,钻井机械钻速极低,不仅钻井周期长且极易发生断钻具、恶性井漏等井下复杂事故。如何提高钻井速度一直是该区钻井工作的一道难题。为此,总结了近几年来气体钻井的现场实践经验,结果发现：①采用气体钻井技术能够显著地提高钻井速度,钻井机械钻速可以提高3～15倍;②采用常规的牙轮钻头钻井容易发生井斜,虽然采用恰当的钻井参数能有效地控制井斜,但增加了气体钻井的难度,而且钻井速度会明显降低;③采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量,而且能保持较高的机械钻速。通过几口井的试验研究已形成了有效地控制井斜的工艺技术和方法,大大提高了钻井效率,节约了钻井成本。     

欠平衡钻井环空多相流井底压力计算模型

随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程气侵时的两相流模型基础上,建立了直井环空多相流井底压力流动型态新的计算模型。该模型充分考虑了岩屑固相和多相加速度压降的影响,精度较高,利用深层欠平衡钻井实测数据,计算表明误差小于3%,为欠平衡设计计算与精确控制井底负压值提供了理论依据。     

煤层气井气体钻井技术发展现状与展望

煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求。用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用。气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性。通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性。     

气体钻井井斜机理研究

气体钻井存在井斜不易控制的难题,其机理尚不明确。应用纵横弯曲BHA(底部钻具组合)分析方法和钻头与地层相互作用模型,根据实钻资料对比分析了气体钻井和钻井液钻井的地层造斜特性,进而探讨了气体钻井的井斜机理。结果表明,与钻井液钻井相比,气体钻井条件下地层造斜力和钻具降斜力都有增加,但地层造斜力增加的幅度更大,这正是气体钻井更容易发生井斜的原因。因此,建议在用气体钻井技术打直井段时,通过调整钻具组合和钻进参数适当增加钻具的降斜力,以提高井身质量。     

单一气体静气柱压力计算方法

对单一气体静气柱压力计算新方法进行了推导，对该方法的应用进行了讨论并给出了计算实例。应用这种方法可以得出气柱压力、气体密度等参数沿井筒分布规律，还可为后续混和气体静气柱压力计算方法讨论打下基础。     

空气钻井井斜控制技术的探讨

空气钻井在提高机械钻速、缩短钻井周期、降低钻井成本、发现保护气田和提高产能有着重大贡献。但在井斜控制方面的研究还很欠缺。文中介绍了目前空气钻井在井斜控制上的一些措施,尤其重点阐述了空气锤和空气螺杆钻井技术。空气锤技术在四川地区现场试验中,取得了显著效果,防斜成功率在95％以上,是目前最有效最可行的防斜打快技术。空气螺杆技术较空气锤技术不成熟,效果不明显,还要不断研究和摸索。     

气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

回顾了井斜控制技术的发展过程,总结了气体钻井井斜失控的原因及危害,探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是:研究该工艺方式下钻具振动机理,研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器,解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。     

凝析气井井眼压降和温降计算研究

在凝析气井井眼流体相态理论的基础上 ,综合考虑压力、温度之间的相互影响 ,建立凝析气井井眼压力、温度耦合组分模型。该模型包括压力计算模型和温度计算模型 ,在压力模型计算中考虑了动能变化的影响 ,在建立温度分布模型时 ,假设井眼中传热为稳态传热 ,并考虑了摩擦生热对井眼温度分布的影响。计算压力、温度时 ,将井眼分成若干段 ,在每段采用压力、温度之间相互耦合 ,迭代法求解。将文中提出的模型和常用模型进行比较 ,显示文中模型具有较高的精度 ,用于凝析气井井眼压力温度分布的分析与计算 ,能够满足工程的要求     

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井下循环温度不但直接水泥浆的稠化时间、流变性等性能，而且与井内压力平衡、井壁稳定、井内工作液体系选择、套管和钻柱强度设计等方面有关。文章根据传热学的基本原理，针对井内热传递特点，建立了井下循环温度的二维瞬态数学模型，并用无条件稳定的全隐式有 差臾法数值求解数学模型。最后用塔里木油田的3口井的实测井底钻井液循环温度对模型预测结果进行了验证，并对理论模型和简易法计算的循环温度与实测值进行了对比分析。该模型可用于计算实际循环条件下的管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布，为水泥浆、泥浆与管柱强度设计等提供基础。     

空气钻井中的压力及注气量问题研究

运用流体力学知识对空气钻井中影响井底压力的各个因素进行了分析。重点讨论了影响环空压力的主要因素、钻头水眼气体流速、最优气体注入量等问题，给出了相关的计算公式和方法，为空气钻井设计提供了必要理论依据。     

欠平衡钻井过程中井眼压降分布规律的研究

在分析欠平衡钻井过程中井眼流体基本流型的基础上,给出了一套计算环形空间及钻杆内部压降的计算公式。计算结果表明,该套公式较为精确地模拟了欠平衡钻井过程中井眼压力分布的规律。     

页岩气井钻井液井眼强化技术

页岩气地层有着易表面水化剥落掉块、微裂缝发育、脆性好而裂缝易压裂等理化特性,目前,页岩气开发中常用的油基和合成基钻井液体系,起到了很好的防塌防卡效果。但随着开发的深入和地层特性的变化,如钻遇破碎带、裂缝异常发育的地层,采用油基体系仍然会出现大量掉块和严重井塌。为了解决易破碎性地层又垮又漏的复杂情况,需要及时有效地强化已形成的井眼。在钻井液中引入井眼强化剂YH11和BT100,室内实验对加入2种处理剂的钻井液进行了评价,研究出了一套适用于页岩气钻井液的井眼强化技术。该钻井液密度可调范围大,现场可控制在低密度范围1.14~1.50 g·cm-3,该体系抑制能力强,在防漏方面实现了低密度钻进,并且该钻井液体系具有良好的成膜封堵效果,解决了井壁稳定和承压能力低的矛盾,减少了井下复杂情况,确保了井下安全,进一步促进了机械钻速的提高。室内实验和现场应用都表明,井眼强化剂能及时胶结破碎性地带和封堵微裂缝而使井壁变得更致密,大大降低井壁的孔隙度和渗透性,有效阻止液柱压力向井壁孔隙的传递和阻止滤液的深度侵入,减少井壁支撑力的损失,获得防塌和防漏的双重效果。      

乾安地区井壁坍塌机理及钻井液技术研究

吉林油田乾安地区存在着严重的井壁坍塌、掉块等问题。利用X-射线衍射分析、电镜扫描、分光光度法、电动电位分析、滚动回收率测试和膨胀率测试等实验手段，对乾安地区岩样的结构及理化性能进行了系统分析。通过分析认识到，该地区泥页岩属中～弱膨胀和中～弱分散的硬脆性泥页岩，并进一步讨论了该地区复杂地层井壁坍塌的机理，形成了满足该地区地层钻井要求的有机硅成膜钻井液。现场试验结果表明，该钻井液能有效控制该地区的井壁失稳，大幅度降低井下复杂情况的发生。     

钻井过程中煤层井壁失稳数值模拟研究

煤岩强度低、节理发育的特性使煤岩坍塌与泥页岩坍塌在机理上有本质的区别.研究发现,当节理渗流压力小于某一定值时,煤岩节理最大位移、剪切位移呈线性变化;当节理渗流压力大干该定值时,节理位移呈级数增加.针对这一现象,应用流固耦合计算比较渗流和非渗流状态下不同钻井液密度下的煤岩节理位移,确定煤层防塌的合理钻井液密度,为煤层井壁...