充气钻井井筒压力分布规律研究

以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础,研究了充气钻井的压力控制问题,建立了适合充气欠平衡钻井的物理模型,同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法.结合现场资料,计算了充气钻井时井筒压力随回压和注气量的变化情况,并对其变化情况进行了解释.得出的结论为进行合理的欠压值设计提供了理论依据,对指导和实施欠平衡钻井作业和研究具有一定的理论参考.     

充气控压钻井关键工程参数研究

充气控压钻井技术将充气欠平衡钻井和控压钻井技术结合,主要应用于窄密度窗口和对 储层保护要求较高的低孔、低渗地层。结合充气钻井工艺特征,考虑注气初期井筒中气体运移 规律,建立了环空井筒多相流瞬态模型,并将计算值与实验测量值进行对比,验证了该模型的 稳定性和精度。模拟了截面含气率随井深变化规律,以及排量、注气量和井口回压调整时井底 压力动态变化规律。结果表明：带压１～２ＭＰａ 钻进可以大幅改善近井口处两相流流型,有利于 安全高效作业;在井筒压力控制对应的工程参数中,调整井口回压的时效性最高,排量其次,注 气量最差。研究结果为充气控压钻井中作业参数选取提供了理论依据。     

煤层气洞穴充气欠平衡钻井井底压力的研究

洞穴充气欠平衡钻井是目前煤层气钻井中的一个重要技术手段,由于在洞穴充气欠平衡钻井过程中,环空内存在气液固三相流体,因此如何在钻井过程中保证井底压力的稳定是一个难题。通过对洞穴充气欠平衡钻井工艺技术和煤层气钻井现场装备的研究分析,以煤层气洞穴充气欠平衡钻井井身结构和施工工艺流程为基础,建立了井筒的物理模型,基于该物理模型以及对单相流、多相流流动分析模型的研究,建立了适合煤层气洞穴充气欠平衡钻井井底压力动态分析的井筒流动分析模型,形成了一套煤层气钻井井底压力安全监控方法,并设计开发了相应的井底压力安全监控系统。最后,在测试中分别对注气量、排量等因素对井底压力敏感性进行了分析。     

充气控压钻井气液两相流流型研究

充气控压钻井是在充气欠平衡钻井技术的基础上发展起来的、针对具有窄安全密度窗口地层的一种钻井新技术。本研究将多相流体流动简化为气液两相流动,建立了充气控压钻井循环系统的物理模型,系统地总结和对比了气液两相流流型转换准则、压降计算模型,通过大量的模拟实验,验证、修正了常规气液两相流流型判别准则和压降模型,得出适用于充气钻井的压降计算模型。通过流型敏感因素分析,得出气液比、地面回压、流道的几何形状是流型主要影响因素,该研究结果为充气控压钻井的压力控制提供了理论依据。     

欠平衡钻井井底压力控制技术

在欠平衡钻井过程中,井底压力控制技术是其关键技术之一,为准确掌握井底压力的大小,提高井底负压控制精度,开展了3项关键技术研究。首先利用在钻井过程中随钻测量起钻后地面回放的方法,自行研制开发出能够抗180℃高温、具有抗震功能的测量仪器;其次,在原有模型基础上,利用实测数据进行分析,考虑固相和多相流加速度压降的影响,研制开发了流钻欠平衡钻井环空多相流井底压力的计算模型,并推导出机械钻速影响井底压力增量的计算公式;最后,为验证模型精度,开发了钻井监测与分析计算软件,软件计算结果与实测数据对比,误差小于3%。研究表明,3项技术可提高井底压力计算和控制精度,为欠平衡钻井设计计算与精确控制提供了理论依据和实用数据。     

充气钻井井筒流动稳定性研究

以气液两相流理论为基础，分析了充气钻井的井筒压力分布问题。针对井筒压力分布对井眼尺寸的敏感性，给出了注气量计算方法。对井底压力和注气压力随井眼尺寸变化的情况进行了分析，给出了注气量与井筒压力分布的关系，并对其变化情况进行了解释。在满足携岩的前提下，大井眼所需的注气量与小井眼之间存在差别，同时指出了采用复合式井眼进行充气钻井的优势。所得结论对指导和实施欠平衡钻井作业和研究具有一定的理论参考价值。     

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。     

欠平衡钻井井口回压控制理论与方法

以钻井环空多相非稳态流理论为基础,根据气-液两相流体在井筒流动过程中遵循的基本方程,利用有限差分的数值解法进行求解,刻划了井内流体的各种运动特性以及瞬态压力平衡关系,提出了利用井口回压对井内各流动参数进行控制,找出了井口回压和气体侵入量对井内各种流动参数的影响关系和规律,得出一些指导欠平衡钻井的有益的结论,对进一步深化和完善欠平衡钻井和井控理论研究以及现场应用具有重要的现实意义。     

流体欠平衡钻井压力控制

对欠平衡钻井中的压力即欠压值的控制进行了研究和探讨,并对控制方法的理论依据进行了论述。认为在影响欠平衡钻井的钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口回压、地层层力中,地层压力是首先要搞清楚的最基础的压力,最好先求出地层压力而不必急于进行欠平衡钻进,因为一切欠平衡的压力计算都是建立在这个基础压力之上的;再根据地层压力确定合理的欠压值,确定所用的钻井液密度。以最优的钻井成本,能实现最容易和最安全的钻井施工来衡量欠压值选得是否合理,举例介绍应用方法。     

欠平衡钻井理论模型及应用

以多相瞬变流理论为基础,结合欠平衡钻井基本原理,建立了一套欠平衡钻井理论模型。模型对由油、气、水、钻井液和钻屑构成的井简内气—液—固多相流动体系,以及油气相态性质、地层渗流特性和不同工况状态等因素进行了系统描述。通过应用有限差分法求解理论模型,利用数值模拟方法对欠平衡钻进过程进行了系统的计算模拟和分析。研究表明:欠平衡钻井是一个复杂的动态过程,其实际控制规律完全取决于具体的钻井条件和相应的工况状态。文中所建理论模型可有效地用于复杂条件下的欠平衡钻井问题研究、分析和设计,对指导实施欠平衡钻井以及井筒内多相流动问题研究具有现实盆义。     

特殊条件下压力容器耐压试验压力的确定

耐压试验是压力容器制造过程中的最终检验,是确保容器制造质量及安全运行的条件之一,提出了特殊条件下确定立式容器、真空绝热压力容器和固定式管板换热器3种压力容器耐压试验压力的建议.     

用特征点计算拟合压力

在水力压裂压力递减曲线分析中,对二维裂缝模型分析问题的关键是拟合压力的确定,因为拟合压力的准确程度将直接影响压裂液滤失系数、裂缝几何尺寸等参数的可靠性。而目前采用的曲线拟合法、直角坐标法、双对数坐标法等确定拟合压力的方法均存在一定的局限性,误差较大。文中提出用中后期压力稳定点为特征点计算拟合压力的方法,具有准确、方便、快捷的优点。并进行了实例计算验证。     

钢制压力容器试验压力的研究

应用可靠性设计方法,对钢制压力容器试验压力进行了研究,定量分析了试验压力与影响因素 之间的关系。     

利用负压解除压差卡钻

负压解卡技术主要是利用地层流体压力与钻井液柱压力之间的压力差来解除压差卡钻,早已劝外应用。但是该方法技术含量高,风险大,所以国内很少采用。文中首先分析了负压解卡技术的机理、风险及使用条件,重点介绍了该技术在中原油的现场应用效果。从而证明,坟解地压差卡钻是一种行之有效的施工方法,具有成本低、见效快等优点。     

利用测井资料预测孔隙压力、破裂压力和坍塌压力

钻井液漏失、井喷、井壁坍塌和油气层受污染等异常情况,主要受地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力（以下简称“三压力”）控制,是钻井技术人员经常面临的问题。钻前建立“三压力”剖面,就可以设计出钻井液安全密度窗口,保证油田勘探开发生产中的钻井施工安全。电缆地层测试直接获取较为精确的地层孔隙压力,利用偶极声波测井方法能预测出破裂压力和坍塌压力,建立其连续剖面。最终建立了准噶尔盆地“三压力”成果数据库和网上查询系统。     

高压油藏钻井过程中的压力控制

在高压油藏钻井过程中 ,为控制井底循环压力、减小风险 ,常规方法是采用过平衡压力钻井。过平衡压力钻井特别容易造成井口压力过高或钻井液密度过大。井口压力过高 ,对司钻人员及井口设备不利 ;钻井液密度过大增加了钻井成本。动态压力控制方法是针对高压油层钻井而开发的一种新技术。它是在油井内建立第二个环空 ,通过第二环空循环液体的摩擦压力损失来控制井底压力 ,它使低压头钻井和欠平衡动态钻井成为切实可行的方法。     

压力衰竭地层中水平井段的破裂压力

分析了岩层地应力随地层压力衰减的变化，讨论了压力衰减及泥浆滤波渗入地层对地层破裂压力的影响，建立了压力衰竭地层中水平井段地层破裂压力的分析模型。结合大港油田官９０５断块的地质条件，估算了大港油田官Ｈ－１水平井段的地层破裂压力，对现场施工有一定的指导意义。     

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。