基于Matlab的控压钻井压力控制建模方法

为了提高控压钻井的控压精度,研究了基于Matlab的控压钻井压力控制建模方法。分析了节流阀的节流控压原理,根据伯努利方程建立了表征节流阀物理特性的方程;利用采集的节流阀节流控压试验数据,通过Matlab软件进行线性回归,得到了可计算节流阀控压的四参数公式;根据试验选用的节流阀开度与当量直径的特性曲线,采用Matlab软件进行拟合,得到了节流阀开度与节流面积的关系方程;根据节流阀开关试验得到的节流阀开度与开关时间数据,利用Matlab软件拟合出了开度与开关时间的关系方程,将上述各方程相结合得到了节流控压的理论模型。利用Matlab软件的半实物仿真插件将模型转化为通用实时代码,并采用模块化建模方法,编制了控压钻井自动控制软件,形成了控压模型。循环模拟系统验证显示,控制系统的响应时间小于10 s,控制精度达到了±0.2 MPa,满足控压钻井精细控压的需求,这证明基于Matlab的控压钻井压力控制建模方法是可行的。      

控压钻井井口回压控制技术仿真研究

控压钻井中,为解决井口回压控制过程中的极端非线性难题,设计了一种基于人工神经网络的"辨识器-控制器"控制系统。以径向基函数神经网络为框架构建了辨识器和控制器的基本结构,设计了径向基函数神经网络与比例环节相并联的控制器。为验证控制效果,建立了井口回压系统的非线性数学模型,应用Matlab软件进行仿真,在给定条件分别为1、2和3 MPa时系统均稳定收敛,调节时间5 s左右,超调量小于10%。人工神经网络控制方法能快速跟踪控制信号且超调量小,有效地解决了井口回压系统中的非线性控制难题。     

控压钻井井口回压控制技术仿真研究

控压钻井中,为解决井口回压控制过程中的极端非线性难题,设计了一种基于人工神经网络的"辨识器-控制器"控制系统。以径向基函数神经网络为框架构建了辨识器和控制器的基本结构,设计了径向基函数神经网络与比例环节相并联的控制器。为验证控制效果,建立了井口回压系统的非线性数学模型,应用Matlab软件进行仿真,在给定条件分别为1、2和3 MPa时系统均稳定收敛,调节时间5 s左右,超调量小于10%。人工神经网络控制方法能快速跟踪控制信号且超调量小,有效地解决了井口回压系统中的非线性控制难题。     

控压钻井技术研究与应用新进展

控压钻井技术是一种用于精确控制整个井筒环空压力剖面的自适应钻井程序,其目的是确保井底压力环境极限和控制环空水力压力剖面的一致性。控压钻井技术在解决地层压力衰减、窄密度窗口、高温高压等复杂油气藏钻井工程问题方面显示出极大的优越性。文章介绍了国外近5年控压钻井技术发展和应用情况以及国内近两年的现场应用情况（尤其是塔里木油田）。实践证明,控压钻井技术是解决复杂钻井问题的有效手段,为国内复杂地层的钻井工作提供了一种新方法。     

精细控压钻井井底压力自动控制技术初探

控压钻井技术是当前油气钻井工程领域的前沿技术之一。钻井各个工况的井底压力须保持恒定,才能确保窄密度窗口复杂地层井段的安全、顺利钻进。为此,通过分析前人对各个工况井底压力计算的研究成果,提出了精细控压钻井井底压力计算模型,该模型的环空循环压耗计算包含了多相流动的重力压降、摩阻压降和加速度压降梯度。在塔里木盆地实施了1口井的精细控压钻井作业,用停泵工况由地面回压泵施加的回压值与计算值比较,最大误差为0.30 MPa,能满足工程实际需要,为今后精细控压钻井井底压力精确计算与控制提供了理论支撑。     

精细控压钻井控压响应时间浅析

精细控压钻井通过PWD随钻测压、计算机控制、回压泵和节流阀等闭环调节井口回压,精细控制井底压力,以满足安全、快速钻井的需要。判断精细控压钻井系统性能高低的一个重要指标就是压力控制的响应时间。短的控压响应时间可以很快平衡井底压力变化,维持钻进在井底压力基本恒定下进行。以回压从井口传到井底的时间为研究对象,建立了回压在环空传播速度的计算模型,分析了影响回压传播速度的主要因素钻井液密度、气体含量和岩屑含量,并以控压钻井实例数据计算为例、分析了精细控压钻井的控压响应时间,为精细控压钻井提供理论支持。     

控压钻井关键技术研究

国内外的应用结果表明:控压钻井技术在解决窄泥浆密度窗口地层、裂缝发育的压力敏感地层钻井出现的"喷漏同层、喷漏同存"的复杂事故有显著的效果。介绍了控压钻井的定义和应用形式,重点分析了控压钻井系统的组成及工艺流程。提出了控压钻井技术的研究重点,对控压钻井技术的研究和应用有参考作用。     

泥浆帽控压钻井技术研究

本文就泥浆帽控压钻井技术进行相关研究,希望能对我国石油勘探业界的发展带来一定的启发作用。     

欠平衡钻井与控压钻井技术的异与同

控压钻井技术是当前最先进的钻井技术之一,它是在欠平衡钻井技术的基础上发展起来的.文章从基本概念、工作原理出发,对比了两者的分类、主要设备、应用目的、优缺点、适用范围、发展关键要素等.这有助于弄清它们的异同点,在充分利用现有欠平衡钻井技术的同时,更快更好地发展控压钻井技术,解决钻井中的难题.     

控压钻井技术筛选及评价方法

控压钻井技术由于其类型较多且工作原理、适用范围各不相同,建立一个系统评价标准来衡量控压钻井技术的适用性显得尤为重要。在讨论控压钻井分类及总结各种控压钻井方式优缺点的基础上,给出了微流量控制钻井技术、动态环空压力控制系统、Halliburton控压钻井系统、充气控压钻井技术、加压钻井液帽控压钻井技术、双梯度钻井技术以及连续循环系统等7种控压钻井方式的适用范围,并提出了一套评价方法,为控压钻井适应性研究提供了一种新的思路。     

控压钻井井筒压力控制技术初探

常规钻井技术钻遇压力衰竭或复杂地层时,经常遇到钻井液安全密度窗口窄,并引起漏、喷、卡、塌等井下复杂问题。控压钻井(MPD)通过控制井筒环空循环流体介质的流量与流态、井口施加压力等因素,结合环空压降模型计算,使环空压力保持在一定的范围,就可以降低甚至避免这些钻井问题,减少非钻井作业时间,提高钻井效率,降低作业成本。     

控制压力钻井在沙特气田的应用

控制压力钻井（Managed Pressure Drilling）在国际上得到了广泛的应用，其原理是通过控制井口回压控制井底压力，从而达到整体控制钻井过程的目的。这种钻井工艺可以解决复杂地质问题造成的影响，避免发生井涌与井漏，尤其对钻井液密度窗口小的地层优势更为突出。介绍了控制压力钻井的一种——恒定井底压力钻井的原理、优点、主要设备。在沙特气田的现场应用表明，恒定井底压力钻井技术可以保持当量?环密度在动态和静态时恒定，缩短了作业时间，减少了对储层的损害。     

控压钻井过程中泥页岩井壁破坏分析

控压钻井过程中,控制井底压力与地层压力相当,可以减少井壁由于井底压力过小或过大引起的井壁坍塌或破裂问题。对于水敏性泥页岩地层,即使在压力平衡的情况下,由于水基钻井液和泥页岩之间的水化渗透作用,泥页岩井壁也有可能不稳定。为此,建立了控压钻井条件下泥页岩井壁稳定非线性流-固-化耦合新模型,考虑了离子扩散与岩石变形的全耦合以及流体流动和离子扩散过程的非线性;通过有限元分析泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场的变化,计算井壁周围地层破坏系数,检查井壁是否破坏。研究结果表明：①控制压力钻井与常规钻井相比,水化渗透引起的孔隙压力剖面变化较小,有利于泥页岩井壁稳定;②泥页岩井壁失稳主要有井壁破坏、井壁附近地层破坏两种方式且后者是有时间效应的;③现有模型与非线性全耦合模型相比,过大地预计了井周孔隙压力和总应力且其压力峰值传播较慢;④泥页岩井壁失稳后,新的泥页岩表面暴露在钻井液中继续进行水和溶质交换,井眼扩大到一定值后,发生进一步失稳的可能性较小。     

控压钻井条件下井身结构优化设计

基于控制压力钻井技术进行了钻井液密度窗口分析,并且与常规方式下的钻井液密度窗口进行了对比。由对比分析结果可知,控制压力钻井能够扩宽钻井液密度窗口,且不同控压钻井方式对钻井液密度窗口的加宽方式和效果不同。这种扩宽方式能够使每开钻井深度增加,减少套管层次,进而优化井身结构设计。同时以自上而下的井身结构设计方法为基础,考虑了井口回压值和双密度梯度这两种方式对下部液柱压力的影响,建立了控压钻井井身结构优化设计模型。通过计算每层下深所用的钻井液密度窗口,在窗口内根据力平衡方程进行迭代判断,从而计算出最优下深。     

变梯度控压钻井井控过程中井口回压变化规律

为了准确掌握变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化规律,采用考虑密度突变的井筒气液两相变质量流动模型,分析了基于井底恒压的变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化,探讨了不同因素变化对井口回压的影响,并开展了最大井口回压影响因素敏感性分析.研究发现:变梯度控压钻井在控制井底压力恒定时井口回压的调节受气体膨胀、分离器位置处...     

高压气井钻进过程中控制回压值研究

对于高压气井特别是含硫气井安全钻井的控制回压值确定,目前还没有明确结论。文中以漂移流动理论为基础,建立了高压气井带回压井筒气液两相流动计算模型,并结合算例采用数值方法分析了不同井口回压对气体膨胀抑制效果及井底压力的影响。在综合考虑抑制气体膨胀、控制井底压力降低幅度、井控装备工作安全和不同回压下井控人员心理压力等因素的前提下,给出了保持高压气井钻井安全宜施加2～5 MPa井口回压的建议。     

控压钻井节流阀液-固两相流冲蚀预测及验证

运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型,预测了节流阀内部粒子运动和分布规律,利用半经验冲蚀模型求解了颗粒对阀芯的冲蚀率,并设计相关实验验证了数值模拟的准确性。结果表明,数值模拟能够较为精确地预测节流阀阀芯的冲蚀轮廓;5 h以内的预测冲蚀损失量与实验数据贴合度很高,5 h以后的预测数据经合理修正后与实验结果相近,随冲蚀时间增长,预测误差逐渐减小,最终达到1% 以下;该模型能够用于预测控压钻井节流阀复杂流场的冲蚀,有望为控压钻井节流阀的进一步优化设计提供参考。     

自适应控制压力钻井关键技术及研究现状

为了减少钻遇压力敏感或安全压力窗口狭窄等复杂地层所产生的非生产时间,提出了对井底压力进行精确控制的自适应控制压力钻井的技术思路。探讨了控压钻井技术的井底压力控制机理,集成了所需关键技术装备,绘制了自适应控压钻井技术的关键技术路线图。系统地介绍了地层压力随钻检测技术、随钻井底环空压力测量、钻井液连续循环装置、井口回压检测与控制、数据传输技术的国内外技术现状。最后提出建议：国内相关单位应联合攻关,尽快研发具有自主知识产权的自适应控压钻井技术及相关装备,缩短与国际先进钻井技术间的差距。