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。      

空气钻井中气体体积流量的计算——两种不同体积流量准则的比较

适宜的气体流量在气体钻井施工中至关重要，关系到钻井的成功与否。介绍了在空气钻井施工中确定气体最小体积流量的最小动能准则和最小流速准则以及应用其计算直井、斜直井和定向井的气体最小体积流量的方法，并通过实例说明了整个计算过程。结果表明，由这2种体积流量准则计算的气体体积流量误差较小，可满足现场施工要求。     

气体钻井完井中气基流体氮气的应用技术

氮气钻井技术是在空气钻井技术发展的基础上发展起来的.在空气钻井过程中,钻遇天然气时容易引起井下燃爆,于是开展了气基流体氮气、气体型流体充氮气以及氮气泡沫流体的研究与应用工作.介绍了氮气钻井完井作业的实施条件、现场制氮的方法及技术要求、气基流体氮气的循环系统以及氮气用于提高机械钻速、保护油气层的应用效果.氮气钻井技术在辽河、四川、吐哈等油田的应用取得了明显的经济效益.     

三缸单作用钻井泵空气包体积的设计计算

为了降低三缸单作用钻井泵的压力和排量波动,通常在排出管线上安装有空气包.文章分析了钻井泵空气包体积设计计算的理论基础,提出了一种新的设计计算方法.经实践验证表明,该方法比传统的设计更趋合理.     

气体钻井钻杆冲蚀规律研究

针对气体钻井岩屑造成钻柱严重冲蚀的问题,基于气 固两相流和冲蚀理论,建立了环空岩屑运移模型。在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场,在Lagrangian坐标系下对离散相岩屑粒子进行了碰撞求解,采用Grant和Tabakoff公式求解岩屑粒子冲蚀速率,借助实验数据验证了仿真模型。利用该模型研究了气体钻井中钻杆居中以及不同钻杆偏心率、井径扩大率、注气量和机械钻速下环空岩屑粒子运移规律和钻杆冲蚀特性。研究表明,岩屑对钻杆接头及下坡面本体的冲蚀比钻杆本体及接头上坡面严重;钻杆偏心和井径扩大都使局部冲蚀速率峰值增大,且偏心越严重,井径扩大越大,局部冲蚀速率峰值增速越大;机械钻速增大,导致钻杆局部冲蚀速率峰值近乎线性增加;在工程常用注气量范围内,注气量对冲蚀速率峰值和冲蚀速率平均值的影响很小。根据冲蚀规律提出如下建议：减小钻杆斜坡坡度可减少钻杆接头及下坡面的局部冲蚀;采用低转速的空气锤钻井工艺可减缓因偏心引起的局部冲蚀;井眼扩大较大时,增大注气量,通过改变岩屑粒子轨迹,可减少岩屑对钻杆本体的多次冲蚀。     

氮气钻井技术在普光202-1井的应用

空气钻井技术可以大幅度提高坚硬地层的钻井速度,但应用在产层时容易造成井下燃爆,致使钻具损坏。分析了井下燃爆发生的原因后,提出使用氮气钻井技术是解决井下燃爆问题的最简单、最普遍的方法。介绍了氮气钻井施工所需要的空压机、制氮机、增压机、旋转防喷器等设备及其功能;通过普光202-1井的氮气钻井试验,分析了该井的施工工艺、流程及施工过程。氮气钻井技术的成功应用表明:氮气钻井不仅有效解决了井下燃爆问题,提高了机械钻速(5倍以上),还减少了钻头使用数量,提高了钻井时效,具有良好的应用前景。     

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。     

空气钻井计算方法及应用软件

在空气钻井实验中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻者则是带屑不好,钻井效率低;重者则是井眼段塞、井壁垮塌,引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,确定合理的空气钻井施工参数是保障钻井生产顺利进行的基础。文中根据空气钻井环空流速场、压力场的理论模型,结合空气钻井实际工况,对空气钻井计算方法进行了有益的探索,并用实钻数据进行验证。     

计算水驱油藏体积波及系数的新方法

基于张金庆水驱特征曲线,从物质平衡基本原理出发,利用水驱驱油效率表达式、体积波及系数表达式及Welge方程中油水两相区平均含水饱和度与出口端含水饱和度的理论关系,推导出水驱驱油效率、体积波及系数与含水率的理论关系式,并提出一种计算水驱油田驱油效率和体积波及系数的新方法。通过实例计算,当含水率为100%时,张金庆水驱特征曲线法计算的体积波及系数值为99.7%,而西帕切夫水驱特征曲线法计算值为100%。计算结果证实张金庆水驱特征曲线法更能准确反映矿场实际,更具合理性。研究表明,该方法不仅较传统的岩心测试、油藏工程及数值模拟研究等方法更简便、高效、节约成本,而且成功解决了这些方法适用范围窄等问题。     

计算气井最小携液临界流量的新方法

气井最小携液临界流量是采气工程方案编制中的一个重要参数.目前现场主要应用Turner和李闵公式进行气井最小携液临界流量的计算,但这两种公式有一定的局限性.因此,根据气井中运动的球帽形液滴,建立了球帽状液滴模型的气井最小携液临界流量计算公式.并对实际井例进行了计算,给出了气井携液过程中不同分散相存在时的最小携液临界流量的确定方法.     

钻井液卡森模式流变参数非线性最小二乘估计新算法

针对卡森流变方程的特点,提出了一种非线性最小二乘估计的新算法.该算法不需要人工给定迭代初始值,迭代过程稳定的收敛到参数允许区域中的唯一最小点,不会陷入极小点陷阱,存储需求量小,收敛速度快.新算法是一个全局优化算法,所得到的流变参数估计具有拟合残差近似无偏性和方差几乎为最小的特征.利用实际钻井液数据计算的实例表明,新方法具有比线性回归方法更小的拟合方差、相近的均值及优良的拟合残差统计特性.该方法可以应用到钻井液卡森流变模式流变参数的确定、钻井液流变模式优选及钻井液性能调整和评价等方面.     

基于非等温三相流模型的欠平衡钻井井底压力预测

考虑欠平衡钻井中钻屑的影响以及由于地层和钻井液之间热量传递导致的温度变化,应用气-液-固三相流模型来模拟井筒流体,计算井筒温度和压力分布,分析不同参数对环空内流体压力和温度分布的影响.研究表明,与两相流模型及其他考虑地温梯度的三相流模型相比,考虑传热的非等温三相流模型能够更加准确地预测欠平衡钻井井底压力.井筒内黏性耗散...     

气井垂直管流计算方法的推导与应用

在气田开发的气井优化生产、油田开发的注气保持压力、地下储气库的注气与采气等方案的设计中．经常用到垂直管流计算公式。该方法在国外比较成熟,文献经常介绍,虽然,这些方法在我国的期刊和著作中经常使用．但仍缺少比较完善的理论推导．而国外以英制单位为基础的推导,也让人有望而却步之感。根据能量平衡原理,利用流体力学中的伯努利（Bernoulli）方程,考虑气体在管中流动存在的摩擦压力损失,以SI单位为基础进行了理论推导和单位变换,得到了计算气井井底流压、井底静压和产气量60方法。针对具体实例,采用推导的计算公式,详细介绍了计算方法和步骤。计算结果表明．试差迭代法可以快速计算得到井底流压．     

一种新型除油机理及含油钻屑除油技术

油基钻井液是页岩气开发中最为常用的一种钻井液体系,随着页岩气勘探开发的加快发展及油基钻井液的大量使用,其产生的含油钻屑带来的环境污染也逐渐成为油气田企业的环保难题。为此,进行了现场含油钻屑组成、重金属含量和浸出液生物毒性分析,确定了含油钻屑污染特性和处理重点:针对含油钻屑污染特性,基于化学清洗法,首次引入过渡态理论,通过理论和实验分析,提出了一种新型岩屑除油机理,油滴从岩屑表面移动至油相存在着一个势能壁垒,清除岩屑中的油污需越过此势能壁垒;进而设计了含油钻屑除油配方,并通过单剂筛选、配方优化和除油条件优选,最终开发了一套含油钻屑化学清洗法除油技术。使用效果表明:在所研制的聚氧乙烯类除油剂与硫酸盐类、磺酸盐类辅助除油剂的共同作用下,势能壁垒可降低92.81%,由其处理的含油钻屑除油率达到93.02%。结论认为,该技术工艺安全简单、成本低、除油率高,可有效地解决含油钻屑的环境污染问题。     

判定空气钻井井壁稳定性的临界内聚力计算新方法——以四川盆地东部黑楼门构造为例

空气钻井的井壁稳定性主要取决于岩石内聚力与临界内聚力的关系，此时传统的地层坍塌压力计算方法已不能准确地判断地层是否适合空气钻井，利用测井资料对已钻井段进行空气钻井的地层适应性分析便成为钻新井需要解决的问题之一。为此，根据空气钻井的要求，首先进行单井剖面油气水层的测井解释，然后从传统的地层坍塌压力计算方法出发，依据井壁稳定性准则，建立了判定空气钻井井壁稳定性的临界内聚力计算新方法，通过比较逐点计算的岩石内聚力与临界内聚力数值，便可以判断出哪一个井段适用于空气钻井。研究结果表明，计算新方法可定量推荐、优选适合空气钻井的井段，其判断结果是对比测井解释成果图中的岩石内聚力与临界内聚力曲线的数值来确定适用空气钻井的井段。通过对四川盆地东部黑楼门构造楼探1井520～7 265 m井段测井资料的岩石力学计算分析，给出了该井适合空气钻井的井段：下三叠统嘉陵江组二段—中志留统韩家店组的1 910～3 432 m、下志留统龙马溪组—中寒武统高台组的4 345～6 690 m。结论认为，该研究成果为该区乃至整个四川盆地实施空气钻井提供了重要的参考依据。     

寄生管充气钻井环空多相流流动特性研究

针对寄生管充气钻井技术的特征,选用Hasan多相流计算模型,确定了井筒环空的流型和压降计算方法,给出了编程求解的计算流程。利用新疆某充气欠平衡井的数据进行计算,对井筒压力、流型变化、含气体积分数随注气量、钻井液排量、井口回压的变化规律进行了研究。在寄生管充气钻井的过程中,井筒环空压力随注气量的增大而减小,随钻井液排量的增大而增大,随井口回压的增大而增大。井筒环空中的含气体积分数随注气量的增大而增大,随钻井液排量的增大而减小,随井口回压的增大而减小。井筒环空中的流型转换点随注气量的增大而下移,随钻井液排量的增大而上移,随井口回压的增大而上移。