浅层水合物钻井井筒温度场特征研究

深水浅层水合物钻井过程中,井筒压力与温度的变化显著影响水合物钻屑在环空中的平衡状态。水合物相态随着温度的变化而改变,同时水合物相变产生气体后,又会影响井筒流体组成和传热方式,导致井筒温度与水合物相变互相影响。因此,研究建立了深水钻井过程中瞬态温度场模型,分析了浅层水合物钻井过程中井筒温度场特征,为天然气水合物钻屑在环空中的分解情况提供了依据,有效指导深水浅层水合物钻井工艺措施的优化。     

水平井井筒气液两相流流动特性分析

相较于直井钻井,水平井钻井以其独特的优势在现场得到了广泛的应用,但在深水钻井的复杂工况下,井筒水平段常常呈现不规则分布,水平段上翘,水平段弯曲存在气体口袋等情况给深水钻井带来了极大的挑战。因此水平井井筒内气液两相流动规律及水平井气侵井控成为行业内一个重要难题。本文基于水平井井筒多相流流动理论,对水平井井筒内可能出现的各种流型进行了详细的分析,建立了水平井井筒气液两相流井筒内压力模拟模型,分析了水平井条件下井筒气液两相流流动特性。研究结果可以为作业现场水平井气侵井控提供相应的理论依据。     

深水钻井溢流井控期间水合物形成机理分析

深水钻井主要是在高压、低温的环境下,很多学者认为这一环境是形成水合物的热力学条件,并根据这一条件来研究抑制水合物的形成。但是,在实际研究中又发现,即使达到了形成水合物所需的压力和温度,但速度也不快,要经过成核和生长两个步骤,这两个步骤还在进行的过程中,流体受动力学影响可能已经循环出井筒,这样就不会有水合物形成了。本文根据深水钻井溢流井控期间的井筒多相流动规律变化,在水合物膜微孔板理论和动力学与热力学总体特征基础上,分析溢流井控期间水合物的生成机理及影响因素。     

天然气水合物降压开采数值研究

对天然气水合物储层中水合物的降压分解过程进行了三相数值计算研究。在应用水合物相平衡模型的基础上,对能够描述天然气水合物分解的控制方程进行了列举,通过对以上方程的求解,给出了水合物分解过程中相关物理量的变化情况。分别给出了不同开采时间点、水合物储层中气体、水的流动分布情况,并给出了能够影响水合物分解状态的重要物理量:温度和压力随着开采时间在天然气水合物储层中的分布变化情况。     

欠平衡钻井关井过程的储层损害分析

欠平衡钻井关井过程中,循环压耗的消失,使储层产生的天然气侵入井筒,且在环空滑脱聚集上升,导致井底压力发生变化。此时,如果井底压力高于储层压力,则发生钻井液瞬间侵入储层,造成比过平衡钻井更严重的储层损害,所实施的欠平衡钻井技术就不能达到保护储层的目的。本文针对冀东某井欠平衡井关井气侵的实际工况,建立了相应的储层-井筒耦合模型和储层损害模型,对井底压力变化进行了动态数值计算及储层损害评价。计算结果表明,瞬时关井产生的水击压力使井底压力陡增,2分钟后井底压力回到欠压状态,随着关井时间的增加,气体滑脱造成井底过平衡,此时不采取相应的排气灌浆措施将对储层造成更严重的损害。本文将为欠平衡储层保护和合理设计钻井参数提供有力的技术支持。     

海洋天然气水合物钻井难点及对策研究

天然气水合物是一种具有巨大开采潜力的未来能源,其中储集于海洋的天然气水合物占其总储量的90%以上。天然气水合物储层的钻井技术相对不成熟是目前限制水合物商业开发的主要因素之一。分析了海洋天然气水合物及储层的特点,指出钻井时温度、压力对水合物储层的稳定性具有重要影响。海洋天然气水合物储层钻井时主要面对水合物分解导致的气侵、井壁稳定以及钻井液性能维护等难点。钻进水合物储层前需要预估风险,钻井液技术是目前海洋水合物钻井所采取的主要技术,包括对钻井液温度、密度、添加剂等各方面的控制。未来可能广泛应用控压钻井技术和套管钻井技术钻进海洋水合物储层。     

南海西部深水钻井中天然气水合物的预防与控制

海上深水钻井过程中常遇到天然气水合物，它不仅影响钻井作业安全，而且存在极大的环境风险。如何实现天然气水合物的有效预防与控制是成功实现海上深水钻井作业的一个关键要素。基于此，首先就钻井作业中钻遇和形成天然气水合物所产生的危害进行了归类总结，研究了钻井作业中的天然气水合物预防与控制措施（钻井工艺预防地层中天然气水合物、钻井液预防钻井过程中形成天然气水合物），通过实际应用验证了预防与控制措施的有效性，证明该控制措施取得较好的应用效果。     

控制深水地层井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。     

基于井底恒压的深井气侵溢流特性分析

精确井筒多相流水力学模型的建立和井口回压实时调节是井底恒压控压钻井作业的关键。针对深井气侵溢流规律,结合控压钻井工艺特性,综合考虑井筒-地层传热和温度压力对钻井液物性参数的影响,建立了基于井底恒压控制方法的控压钻井井筒与地层耦合流动模型。计算结果表明,忽略温度压力对钻井液物性参数影响的井口回压计算值偏小,使得井控风险大大增加,在现场控压钻井设计中不可忽视。在井筒压力控制过程中,井口回压会呈规律性的波动变化,随着时间的推移,井口回压先增大后减小,并在气体前沿运移到井口时出现峰值。现场作业时,需要提高溢流量监测精度,有利于降低井口回压调整幅值,减小井口装备压力负荷,提高作业安全性。     

苏里格致密砂岩气藏水平井分类研究

明确致密气藏水平井的不同生产特征,可提前预判水平井的开发规律,降低开发中的不利因素对气井产能的伤害。根据致密气藏水平井的产气规律,分析影响致密气产量的动态因素,确定水平井生产的特征参数,结合聚类分析方法,将致密气藏水平井划分为不同类别,分类研究水平井的动态参数变化特征,有利于正确识别气井的生产规律。研究认为,致密砂岩气藏水平井的生产特征是储层物性、气体渗流及水平井井筒内流体流动能力的综合反映,大量的生产动态数据能够反映致密气藏水平井的生产特征;利用聚类分析方法可识别出不同生产规律的水平井特征,对于致密气藏水平井的治理具有指导意义。     

空气钻井环空气固两相流动数值模拟

气体钻井是以空气、天然气等作为介质携带岩屑的钻井技术,因其机械钻速快,成本低,对储层伤害小,杜绝井漏等特点备受人们关注.基于流体的动力学原理,采用CFD软件,对垂直和倾斜井筒环空气固两相流动进行三维数值模拟研究.模拟发现,对于垂直井筒,空气和岩屑的流速、浓度沿轴向呈对称性分布,最大流速,最大浓度都位于环空的中心区域,越...     

高温高压气井两相流体温度预测模型研究与应用

超深天然气气井处于高温高压环境中,难以使用温度计对中下层井筒内多相流温度进行测量,一般建立相关的模型对温度分布进行预测,但高温高压环境会对气体物性参数造成影响,进而引起温度异常。因此,建立合适的井筒温度模型十分关键,本文针对高温高压气藏的特点,基于皮尔逊相关系数优选出与井筒温度变化相关性较高的井身结构参数,并结合焦耳汤姆森效应在传统的井筒传热模型的基础上加入了井身结构修正参数。在应用测试中,该模型可得到不同条件下的井筒温度分布曲线,计算方法简便快捷,方便工程应用。     

泡沫钻井井底压力动态变化分析

泡沫钻井当地层流体侵入时,会使泡沫物性发生变化,直接影响泡沫在井筒的流动状态。基于计算流体力学和多相流的相关理论与研究方法,考虑地层流体的侵入,建立了泡沫在环空中流动的瞬态计算模型,分析了不同注液量、注气量和井口回压下井底压力随时间变化规律。研究结果表明,当注液量、注气量和井口回压不同时,地层流体侵入对井底压力的影响变化非常明显:地层水侵入使得井底压力增大,地层气体侵入使得井底压力降低;在地面可通过合理的设计注液量、注气量和井口回压来实现地层流体侵入时井底压力的控制。     

地层-井筒耦合作用下气体钻开产气层井筒压力变化研究

使用气体钻井钻开产气层可以有效的保护储层,但气层流体高速渗流会引起地层压力的剧烈变化,可能导致严重的安全事故,目前对于气体钻井揭开产气层这一过程尚且缺乏合适的计算模型.本文分别建立了气体钻井井筒流动模型与地层渗流模型,在此基础上求解气体钻井钻开产气层地层-井筒耦合模型,实例计算说明该耦合模型可以准确模拟气体钻开产气层后...     

南海天然气水合物沉积物样本重塑研究

天然气水合物是一种理想的替代能源.目前,对天然气水合物生成的研究,大多以玻璃砂、石英砂等为多孔介质,而很少应用实际的水合物储层沉积物进行实验,本文应用未保压的我国南海天然气水合物沉积物进行水合物生成实验,研究不同孔隙度、注入气体量及初始水饱和度对天然气水合物生成的影响,实验结果显示:注入气体量对生成天然气水合物饱和度影...     

海洋深水钻井液体系研究进展

随着石油工业的发展,海洋油气资源已成为石油开发重点领域。深水钻井技术作为目前深水油气勘探开发的关键技术之一,关系着钻井作业的成败。分析了海洋深水钻井技术难题:井壁稳定性、低温下的钻井液流变性调节、天然气水合物生成和地层分解、井眼清洁等,综述了海洋深水钻井液体系研究进展,包括水基钻井液体系、油基钻井液体系、合成基钻井液体系。     

海洋深水钻井液体系浅析

随着石油天然气开发向深海进军,深水钻井与浅海及陆地明显不同,难度也更大。深水钻井液体系在钻井过程中的作用尤为明显。本文分析了深水钻井面临的各类难题,包括深水低温、浅层气、井眼清洗、天然气水合物、泥浆安全窗口窄、悬浮携岩能力等问题。根据出现的问题从钻井液的流变性、井眼清洗能力、天然气水合物抑制能力等方面提出对应的适用于海洋深水的钻井液体系,为海洋深水钻井提供了技术参考。     

天然气水合物输送管道气液固三相流运动特性分析

气液固三相流动是多相流体力学中非常重要和难以解决的问题之一。目前对于多相流的研究,重点还在于两相流,对三相湍流流动正在开展和进行中。在气液两相流流动的基础上,增加天然气水合物固相。分析固相的加入对流体压力、密度、体积等参数产生的影响,使天然气水合物的研究更加深入。在气液固三相流模拟中,通过改变天然气固体颗粒直径、密度来研究天然气水合物三相流体参数的变化,而三相流体参数的变化反过来又会影响天然气水合物的颗粒直径,在实际开发中难以达到的情况下,利用数值模拟可以具体反映二者的变化关系,为以后天然气水合物的开发提供了更精确的数值及合适的开采方案。     

水平井酸化中变质量流动计算模型

在水平井酸化中,酸液沿整个水平段的合理置放是酸化成功的关键。本文考虑酸液在在酸化过程中的流动特点,建立了酸液沿水平井筒变质量流动数学模型,得到了考虑具有边界流出的水平井酸化数学模型。通过对模型进行数值求解,得到了酸液沿井筒流动时的压力分布、流量分布、不同时间酸液进入井筒周围储层的入流剖面等之间的关系。所得结果可为水平井酸化增产提供理论指导。     

天然气水合物试采监测井技术研究进展

天然气水合物在海域和冻土分布广,资源量大,能量密度高,是重要的潜在高效清洁油气接替能源。但水合物储层开采过程中压力、温度时空演化规律复杂,合理的监测井布设不仅能够监测开采过程中物理参数的时空演化,还能够对周围环境的影响进行评估。本文通过对国内外水合物试采监测井的相关案例分析,得到监测井的主要监测参数包括温度、压力、井口流出物及海床扰动等,监测井与生产井之间的方向部署需要依据实际的储层环境,监测井位置设计要能够对储层压力、温度等主要参数变化做出及时响应,监测井数通常为1～2口。本文能够对天然气水合物试采监测井部署提供指导。