充气钻井井底压力影响因素分析

阐述了充气欠平衡环空流型的判断方法,给出了不同流型摩阻压降计算的数学模型,并考虑了环空岩屑对井底压力的影响,采用微分迭代的方法求解井底压力。利用编写好的程序模拟井口回压、注气流量和机械钻速对井底压力的影响关系和规律,得出一些指导充气欠平衡钻井的有益的结论,对进一步深化和完善充气欠平衡钻井和井控理论研究以及现场应运具有重要的现实意义。     

不灌浆条件下的最大安全起钻高度计算

起钻是钻井中必然出现的作业工况,起钻过程中随着钻具的起出会导致井筒中环空液面下降。基于井控安全考虑,必须及时灌浆增加井筒中静液柱压力平衡井底地层压力。针对不灌浆情况下的最大安全起钻高度,目前通常是遵照经验作法和管理规范执行,科学定量计算较少,因此进行了计算方法研究。本文在保证井底压力不变的基础上,先根据井底垂深、井底地层压力系数及井内钻井液密度计算环空液面最大允许的下降高度;根据井身结构和钻具参数,分"干起"和"湿起"两种工况,总结了不灌浆情况下的最大安全起钻高度计算方法,并以X井为例说明了该方法的应用。研究结果得出,其他条件相同的情况下,"湿起"比"干起"的最大安全起钻高度短,井控风险更大,需要较频繁地灌浆;随着钻杆钢级的增加,最大安全起钻高度减小,但是变化不大。本文提出的不灌浆起钻的最大安全起钻高度科学计算方法,可为安全起钻作业提供指导。     

利用井底压力采集短接准确计算地层压力的方法

介绍了现有技术情况下求取欠平衡地层压力的方法以及存在的缺点，在此基础上研制了井底压力采集短接，通过现场试验，实测出关井求压过程中井下气液两相流时的井底压力，根据常规试井理论和地层渗流理论建立一种利用实测数据计算地层压力的新方法，该方法是在井筒内建立压力平衡，采用实际测量出的平衡点的井底压力，消除了套压、立压不稳定以及钻井液密度不准带来的误差，准确计算出该井段各分层地层压力的大小。该方法非常接近实际地层压力，使关井求压计算值误差降低4％左右。     

井筒内煤粉对单相流煤层气井井底流压的影响

根据煤层气井井底流压的分段计算方法,考虑井筒内煤粉含量和流体流动对井底流压的影响,建立了上行气固两相压差模型和下行液固两相压差模型,给出了考虑井筒内煤粉和流体流动的井底压力计算方法,并分析了井筒内煤粉对井底压力的影响,结果表明:井筒内煤粉对煤层气井井底压力的影响不可忽略。通过实例分析,当井筒内煤粉含量为3%时,由煤粉和流体流动引起的压差最大为0.147MPa,平均压差为0.13MPa。根据实测的井底流压通过该计算方法可以反求井筒内煤粉的含量,即根据井底压力的变化可以监测井筒内煤粉浓度的变化;依据煤粉排出量,可以得到未排出煤粉的量,进而估算未排出而沉积井底的煤粉量,得到埋泵所需时间,为修井作业提供参考。     

基于PIPSIM软件的多相管流模型优选

通过阅读大量中外文献,总结了4个多相管流压降模型Mukherjee-Brill相关式、Hagedorn-Brown相关式、Gray相关式、Anari相关式,根据误差分析法建立了多相管流计算方法综合评价模型,在此基础上,利用垂直井实测数据对工程上较常用的4种多相管流计算方法进行了评价,结果表明:TMB模型性能最佳,其次是ANSARI模型。     

井底压力控制工具的设计与计算验证

针对钻井过程中由于钻井液液柱对井底岩石的压持效应,使钻进过程中破岩和清岩的难度加大,导致钻头破岩困难,机械钻速降低的难题,开展了井底压力控制工具的设计。通过对工具的功能关系、外壳结构强度和碟簧的弹力进行计算验证,证明井底压力控制工具原理可行、结构设计合理,为进一步开发提供了借鉴和参考。     

港西油田注水开发单元合理油层压力保持水平研究

在注采保持平衡的基础上,对注水开发单元不同含水、不同压力保持水平下的合理最小井底流压和合理最大注水压力等参数进行研究,绘制出不同井网下的注采系统平衡图,在此基础上进行压力保持水平优选,确定出压力保持水平界限,用来指导今后注水开发.     

多相流立式无轴封离心泵气体的影响与控制

本文研究了气体对多相流无轴封离心泵性能的影响,提出了控制气体影响的相应措施,指出多相流泵的设计可在控制气体的基础上按固液两相流进行设计。设计研究,试验结果及工业应用表明,本文所提的方法切实可行。     

低阶煤气水两相渗流特征的数值模拟研究

以海拉尔盆地伊敏低阶煤为研究对象，建立了考虑煤体三维变形的煤储层气水两相流模型，运用COMSOL软件得到了与伊敏煤样气驱水实验结果吻合的气、水流量和进口气体压力变化曲线。进一步探讨了不同井底流压下降方案（0.005 MPa/d和0.01 MPa/d）的煤储层产气特征。研究表明：煤层气井排采需经历产量提升阶段，在井底流压达到最低值时，产气量达到峰值，然后产量降低进入稳产阶段；减缓井底流压的下降速率有利于保持稳产阶段的产气量。     

利用压裂施工数据反演煤层岩石力学参数

应用常规的地面压裂施工压力资料,初步探讨了求取煤层岩石力学参数的新方法.该方法首先是由地面施工压力计算井底压力,为简单起见,根据煤岩压裂易形成短宽缝的特点,选取KGD模型,确定相应的许算公式.其实质就是利用裂缝宽度既与杨氏模量相关,又与裂缝净压力相关的特点,建立不同时间的井口压力与杨氏模量间的对应关系曲线.     

水合物分解对钻井液侵入影响的一维数值模拟研究

海洋含水合物地层往往是具有渗透性的多孔介质体,钻井过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,水基钻井液驱替侵入水合物地层和温差下热传导导致的水合物分解这二者是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。在综合分析钻井液侵入含水合物地层特性的基础上,结合水合物开采数值模拟以及常规油气藏钻井液侵入模型,建立了一维径向钻井液侵入含水合物地层的侵入模型。利用编程,分析了钻井液侵入水合物地层时地层压力、各相饱和度和温度的分布规律。     

钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究

为了对钻孔周围煤体中瓦斯流动情况进行研究,基于一定的假设建立了毛细管瓦斯流动的简化模型。根据流体力学、渗流力学及高等数学相关知识推导出毛细管瓦斯流动的运动微分方程,计算得出了毛细管的瓦斯流动流量,同时得到了煤层渗透率与毛细管直径之间的定量关系,建立了毛细管瓦斯流动理论与煤层渗透性之间的联系。在此基础上,通过进一步的简化最终得到了任意时刻钻孔瓦斯总流量的理论计算公式。     

抽放钻孔瓦斯流动模型及解算软件设计

抽放钻孔周围的煤层瓦斯流动可近似视为一维径向流动,其运动规律符合达西定律。根据煤体原始瓦斯压力、吸附常数、透气性系数等参数可对抽放钻孔周围瓦斯流动进行解算。本文建立了一维径向瓦斯流动数学模型,并编制了相应软件对该模型进行计算     

顺层钻孔抽采过程流固耦合研究

为了准确地研究钻孔抽采瓦斯过程瓦斯压力,渗透率等参数变化规律和相互影响机理,结合煤层瓦斯流动和煤体变形理论,考虑钻孔抽采过程中渗透率和孔隙度动态变化,建立了含瓦斯煤体变形的耦合模型,并与非耦合模型进行对比分析。     

地面钻井抽采负压对采空区气体流场分布影响

将采空区视为各向同性多孔介质,构建了采空区气体流场基本闭合方程组,利用FLUENT模拟软件对采空区内部气体流场进行模拟,分析了地面钻井不同抽采条件下的采空区内部气体浓度分布特征,以此研究地面钻井不同抽采负压对采空区气体流场的影响。研究发现地面钻井布置在采空区靠近回风巷20～70 m有利于抽采,且负压抽采可能给采空区带来自然发火的危险,但在采取一定的监控措施下,40～50 kPa的抽采负压是可取的。     

硅酸钾钻井液在页岩气水平井中的可行性研究

页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量6 m L),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。     

固体物料管道输送中储气罐减缓水击压力的研究

论述了固体物料管道输送中一种常用的水击防护措施－储气罐。根据其减缓水击压力的原理,推导了储气罐体积计算公式,通过试验验证,证明该公式具有较高的精度。本文通过建立固液两相流水击计算模型对储气罐、泄压阀、缓阀等进行了比较计算,进一步论述了储气罐减缓水击压力的作用。     

海洋天然气水合物地层钻探钻井液低温流变性能研究

海洋天然气水合物赋存于低温和高压环境条件,以分解抑制法钻进水合物地层,常通过降低钻井液的温度来抑制水合物的分解,所以要求钻井液具有良好的低温性能.对甲酸盐海水钻井液和聚合醇海水钻井液在不同低温条件下的流变性能进行了探讨.结果表明:钻井液处理剂和水合物抑制剂均对钻井液的低温流变性能有不同程度的影响.提出在研究海洋天然气水合物地层钻探钻井液时,应合理选择钻井液体系和处理剂,确保钻井液在低温条件下具有良好的流变性能.     

钻井液高温高压流变学模建研究进展

高温高压(HPHT)地层的钻井工程对钻井液体系提出了非常苛刻的要求,合理的钻井液设计及其流变学模建是高温高压超深井钻进安全的重要理论保障。主要讨论了高温高压条件下钻井液流变学模型建立的要求和影响因素,评述了钻井液流变学模型建立的研究进展,给出了高温高压钻井液流变学模型研究的发展趋势和面临的问题。     

乳化柴油钻井液在石油欠平衡钻井中的应用

钻井液固相控制是欠平衡钻井成败的关键技术之一。乳化钻井液的配制、监控、维护直接影响油气的发现。结合SN308钻井施工,从地层负压值的设计,以及钻井液密度、水压力的计算,确定了乳化柴油钻井液的各项性能指标,并提出了使用和维护管理方法,在施工中得到成功的应用。