压力控制钻井井底压力控制方法

针对常规过平衡钻井和欠平衡钻井（UBD ）在实际的钻井工程作业中有许多需要克服和完善的地方,近几年国外在 实际生产中为了完善钻井工艺和技术,在常规过平衡钻井和欠平衡钻井的基础上发展了压力管理钻井（MPD ）,国内称为压力 控制钻井,并在一些地区得到了实际的生产应用,效果很好,其实际生产应用前景很广阔。压力管理钻井中的核心部分就是对 于井底压力的控制,不同的钻井工艺对于压力的控制方式不同,介绍了几种井底压力的控制方式,分析了其优劣势,为其现场的 进一步应用提供了借鉴。     

控压钻井井底压力控制方案研究及其应用

窄钻井液密度窗口极易造成漏、喷、塌、卡等钻井复杂情况,尤其是当钻遇窄钻井液密度窗口泥页岩井段时,水化膨胀作用导致安全钻井问题变得更加复杂。安全钻井液密度窗口的准确建立以及井底压力的精确控制,是窄钻井液密度窗口地层安全、快速钻井的关键。为此,研究了一套窄钻井液密度窗口地层安全钻井井底压力精确控制方法。该方法以精细地应力场及泥页岩水化特性研究为基础,通过安全钻井液密度窗口、泥页岩坍塌周期以及钻井液当量循环密度分析,优选合理的安全钻井井底压力;并针对砂岩、泥页岩地层的不同特性,分别制定相应的井底压力控制方案,实现安全钻进。研究成果可用于指导控制压力钻井井底压力控制方案的设计施工。     

超高压气井井底压力计算

超高压气井井底压力计算是采气工程基础技术的一大难题，文中通过能量守恒方程式、真实气体状态方程式，应用解题思路得出推导的数学模型，较好地解决了70MPa以上的超高压气井－新851井的井底压力、无限流量、地层压力计算问题，有显著的推广应用价值。     

井底压力的计算方法

在理论研究的基础上，根据不同油田的实际资料，给出了确定油井合理井底压力界限的经验公式。若已知地层压力和饱和压力，便可计算出油井或油田的最低允许流动压力。该方法简便实用，且得到的最低允许流动压力数值可作为油田配立和油田规划设计的重要依据。     

考虑射孔的井底压力计算

将射孔孔眼考虑成线源，采用无限大平面中任意方向线段源的瞬时源函数Ｇｘｙ及铅直方向的瞬时源函数Ｇ２，根据Ｎｅｗｍａｎ乘积原理得出一处射孔孔眼的Ｇｒｅｅｎ函数Ｇｘｙ．Ｇ２，并根据叠加原理给出实际射孔民政部下的地层压力、井底压力表达式。为了验证解的准确性，与有限元解进行比较，结果表明，当时间较小时，两种方法所计算的结果略有差别；当时间较大时，两种方法所计算的结果相同。     

江汉油田抽油井井底压力计算方法

本文在抽油井液性分段的基础上确定了适合江汉抽油井的流压计算公式,进而推导了静压的计算公式。根据江汉抽油井的特点,本文着重分析了有关参数的取值方法。1984年以来,对计算压力与环空测压资料进行了一百多井次的对比,得到了较满意的结果。     

欠平衡压力钻井井底压力控制技术探讨

在分析影响负压值各种因素的基础上,建立了井底负压值与其它钻井参数的数学模型,制定了一套便于操作的井底压力控制方法,并以S73井为例加以说明.     

双坨子地区气井井底压力计算方法及应用

双坨子气藏是吉林油田目前正在开发的一个整装气藏，长期生产以来，没有分析出气井井底的压力下降的原因，且由于工艺技术的限制，无法测量出地下气层的压力。为此，分析推导出了求解井底压力的计算方法并编制出一套软件，应用表明，该方法计算精度高、计算快捷方便。     

一种提高气井静压计算精度的方法

以往通过计算气井井口静压求取井底静压的诸多方法,由于未充分考虑随井深的增加,温度、压力的变化以及天然气中硫化氢、二氧化碳等酸性气体对偏差系数的影响,从而降低了其计算精度。文中根据温度、压力的变化范围,采用不同的天然气偏差系数计算模型,对含硫化氢高的酸性气体进行临界参数校正,以提高天然气偏差系数的计算精度,并在此基础上计算气井井底静压。通过实际资料验证,该方法能够比较精确地求取气井井底静压。     

控制压力钻井技术与微流量控制钻井技术的对比

深井、复杂井目前主要面对的钻井难题是如何在窄钻井液密度窗口中安全钻进,而控制压力钻井技术则可以解决上述难题。控制压力钻井主要包含控压钻井（Managed Pressure Drilling ,缩写为MPD）技术与微流量控制（Micro Flux Control ,缩写为MFC）钻井技术。为促进国内引进、吸收、应用以上新技术,从钻井技术原理和钻井设备及特点这两个方面, 将MPD与MFC进行了详细对比。结论认为：①MPD可以精确控制井底压力,实现平衡或近平衡钻井,设计的钻井液密度低于常规钻井液密度,当循环钻进时需要通过液柱压力与循环压耗来平衡地层压力,当停止循环时井底压力则为液柱压力与回压之和,需要回压来弥补循环压耗以达到平衡状态;②MFC是在MPD基础上研制出来的一种新钻井技术,它不仅满足了MPD技术的核心功能,而且还拥有了自己独特的技术特点--微流量（微进口流量和微出口流量）控制,能探测到早期的侵入与漏失,更精确地预见和控制有关事故的发生;③与MPD相比,MFC能探测到更小的井内总体流量的波动范围;④国内有必要尽快引进和吸收以上先进技术,用以提高钻井技术水平和解决窄钻井液密度窗口安全钻进问题。     

精细控压钻井工艺设计及其在牛东102井的应用

精细控压钻井技术可有效解决窄密度窗口钻井溢漏同存的难题,提高钻井时效。为此,系统分析了控压钻井的工艺原理,以及PCDS-I精细控压钻井系统实现循环钻进、起下钻和接立柱等不同工况的控压钻井循环流程,制定了牛东102井控压钻井工艺设计方案,并在牛东102井进行了现场应用和效果评价。应用结果表明,该精细控压钻井系统实现了钻进、起下钻和接立柱等工况的压力精细控制,控制精度在0.5 MPa以内,收到了迅速抑制溢流、有效控制漏失、防止井壁掉块、降低作业风险和提高机械钻速的效果。     

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。     

底部钻具组合的参数设计及优化方法

为满足井眼轨道设计或实际钻井过程中对井眼轨迹控制的要求,从底部钻具组合设计角度实现了控制井眼轨迹。基于底部钻具组合力学参数分析方法及钻头与地层相互作用理论,模拟钻井过程,计算出井眼轨道的曲线,且将模拟计算的曲线与设计曲线(或者实际要求曲线)之间误差最小设为目标函数,以底部钻具组合设计参数及操作参数为决策变量,建立了底部钻具组合参数设计及优化方法。该方法综合考虑了钻头侧向力、转角、钻头各向异性、地层各向异性、井眼几何参数等对井眼轨迹的影响,克服了钻具组合设计过程中通常以单一参数作为设计依据的局限,并实现了从定量角度对井眼轨迹的模拟描述。计算和实例分析表明,该方法分析结果准确,可以有效地对钻具组合设计是否最优做出评价。     

水合物钻探井筒多相流动及井底压力变化规律

天然气水合物钻探过程中,破碎后的水合物碎屑伴随钻井液上升到一定位置后开始分解,分解出的天然气使井筒流动变为复杂的多相流,导致井底压力预测困难,甚至可能引发井涌等复杂情况。针对这一问题,考虑水合物分解和相变热的影响,建立了水合物层钻井中的井筒多相流动模型和传热模型。通过对模型的求解,分析了水合物分解临界点和井底压力的变化规律。结果表明,降低钻速和钻井液入口温度,有助于抑制水合物分解,稳定井底压力;增大排量,水合物临界分解位置降低,整个井筒中气体体积分数较小,井底压力较稳定;适当提高钻井液密度控制井底压力能够有效抑制水合物分解。在水合物层钻井时,应对以上参数进行优化,以避免因水合物分解而引发的事故。     

铰接式钻具组合的动力学分析

应用有限单元法对铰接式钻具组合进行了动态分析,推导了铰接点单元的刚度矩阵和载荷列阵,同时考虑钻头的轴向激振和钻柱与井壁的相互作用,用Newmark法在时域里分析了一种铰接式钻具组合的横向振动,并在频域里进行了讨论。分析表明,轴向扰动激起铰接钻具组合多阶谐波分量,钻头侧向力动态分量的幅值与井斜曲率成正比。数值结果表明,井眼扩大是钻具组合动态响应的一个重要影响因素,如果井眼扩大较小,钻具组合的振动表现有周期性,而当井眼扩大较大时,振动不再是周期性,且钻头侧向力动态分量的幅值增加。     

精细控压压力平衡法固井技术的应用实践

精细控压钻井技术多用于解决同一裸眼油气井段存在多压力系统、窄安全密度窗口地层的安全钻进难题,其尾管固井作业若采用常规方法,在满足小间隙尾管固井顶替效率的前提下,施工过程中必然造成井漏;若采用"正注反打"工艺,固井质量又难以满足后期超深井试油工程的需要。为此,以四川盆地剑阁构造上所钻龙岗70井?114.3 mm尾管固井作业为例,探索精细控压压力平衡法固井技术在多储层、高低压互存、长裸眼段(859 m)中的固井应用。具体做法如下:①采取了确保水泥浆环空充填效率、固井施工全过程压力平衡等针对性的技术措施;②依靠精细控压钻井装置和中心管泵注加重钻井液的方式,精确控制环空压力平衡来降低钻井液密度,实现窄安全密度窗口地层的固井施工全过程井筒压力平稳。现场试验结果表明,该井?114.3 mm尾管固井质量良好,分阶段降密度期间喇叭口无窜流,试压合格。结论认为,该方法能够提高复杂超深气井尾管的固井质量,改善了后期高压气井试油安全作业的井筒条件。     

Application of artificial bee colony-based neural network in bottom hole pressure prediction in underbalanced drilling

Two phase flow through annulus is a complex area of study in evaluating the bottom hole circulating pressure (BHCP). Based on the over-prediction of empirical correlations and the erroneous assumption of hydraulic diameter concept, both methods suffer from a great deal of error. As a result, it is investigated in this work how artificial neural network (ANN) evolution with artificial bee colony (ABC) improves the efficiency and prediction capability of artificial neural network. The proposed methodology adopts a hybrid ABC-back propagation (BP) strategy (ABC-BP). The proposed algorithm combines the local searching ability of the gradient-based back-propagation (BP) strategy with the global searching ability of artificial bee colony. For an evaluation purpose, the performance and generalization capabilities of ABC-BP are compared with those of models developed with the common technique of BP. The results demonstrate that carefully designed hybrid artificial bee colony-back propagation neural network outperforms the gradient descent-based neural network.     

预弯曲动力学防斜打快钻具组合动力学模型

建立了预弯曲动力学防斜打快钻具组合的动力学模型,对其动力学特性进行的仿真研究。结果表明,这种模型可以较好地反映出钻具组合在井下的涡动轨迹、涡动速度和涡动方向,同时能近似地计算出这种钻具组合的动态相对防斜力大小。钻具组合的涡动使得钻头对下井壁的动态侧向冲击力明显大于对上井壁的动态冲击力,从而使钻头具有较大的动态防斜力。通过合理设计结构参数和施工参数,可以有效地改善预弯曲动力学防斜打快钻具组合的涡动特征,从而使这种钻具组合具有较好的防斜效果。预弯曲动力学防斜打快技术的使用钻压比钟摆极限钻压提高50%以上,相应地提高了机械钻速。