球形岩屑在赫-巴流体中的沉降速度

钻井时,井眼中的岩屑颗粒在其自重作用下会克服泥浆的阻力而以一定的速度沉降。为了及时有效地将岩屑从井眼中携出,必须使环空中泥浆上返速度大于岩屑的沉降速度。钻井实践及有关实验表明,泥浆的流变性是影响岩屑沉降速度的重要因素,而岩屑沉降速度又是合理确定钻井水力参数及调整泥浆性能不可缺少的依据。因此,深入研究岩屑在环空泥浆中的沉降规律是很重要的。本文将钻井泥浆当作赫-巴流体(Herschel-Bulkley fluid)来处理,应用等效粘度概念,在小雷诺数条件下,探讨了球形岩屑在赫-巴流体中的沉降问题,提出了沉降速度的计算公式,公式反映了泥浆密度、流变参数及岩屑粒径和岩屑密度与沉降速度的关系,得到了当沉降速度为零时的不沉粒径与泥浆性能参数之间的关系式,文中还给出了计算实例。经应用前人资料验证,证明文中理论与实验结果相符。本文的沉降速度公式可供现场计算时参考。     

泡沫钻井岩屑迟到时间计算

泡沫钻井录井中岩屑迟到时间的计算精度是影响地层信息反演准确性的主要因素.基于泡沫流变学原理和液固两相流理论建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算模型,将分段积分法和多重迭代计算法用于解决岩屑迟到时间计算问题,建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算方法.利用所建立模型与方法对泡沫钻井录井岩屑迟到时间问题进行了数值模拟,对影响泡沫钻井岩屑迟到时间的关键因素进行了敏感性分析并揭示了注气量、泡沫质量、岩屑等效直径等因素对岩屑迟到时间的综合影响规律.计算实例表明,高泡沫质量条件下,注气量较小时岩屑迟到时间对注气量的敏感性较大,岩屑直径较小时岩屑迟到时间对岩屑直径的敏感性较小,泡沫质量对岩屑迟到时间的影响存在临界值.     

油气钻井岩屑沉降阻力计算模型

油气钻井过程中,破碎的岩屑在井筒钻井液中存在着自由沉降的现象,为了防止和避免岩屑沉积造成沉砂卡钻等井下安全事故,需要研究岩屑颗粒的沉降规律、预测岩屑沉降的末速度。为此,基于Stokes定律和Newton-Rittinger模型,提出了黏性阻力占比系数与压差阻力占比系数的概念,应用最小二乘法对实验数据回归得到阻力占比系数方程,分别推导出岩屑颗粒在牛顿流体与幂律流体中沉降时非斯托克斯区域的阻力计算模型,并通过该模型依据沉积实验数据对岩屑颗粒的沉降末速度进行计算和分析。研究结果表明:(1)岩屑颗粒在幂律流体中沉降时,所受到的黏性阻力和压差阻力不仅与颗粒雷诺数相关,而且还与流性指数及稠度系数相关;(2)岩屑颗粒在牛顿流体中沉降,当颗粒雷诺数小于2.944 6时黏性阻力大于压差阻力,当颗粒雷诺数大于2.944 6时压差阻力大于黏性阻力;(3)颗粒雷诺数小于1.11时岩屑沉降主要考虑黏性阻力,颗粒雷诺数介于1.11~500时岩屑沉降受到黏性阻力与压差阻力的共同作用,颗粒雷诺数大于500时压差阻力在岩屑沉降中占主导作用。结论认为,借助于该计算模型,当钻井液为牛顿流体时,可以预测颗粒雷诺数介于0~105的岩屑沉降末速度;当钻井液为幂律流体时,可以预测颗粒雷诺数介于0~105、流性指数介于0.062 3~1的岩屑沉降末速度;上述范围能够满足钻井工程中对于岩屑沉降速度进行预测的需求。     

钻井岩屑适时测试技术及其可行性研究

随着声波测井技术在岩石力学研究中的深入应用和发展,钻井岩屑适时测试技术越来越受到国内外广大学者的关注,它克服了岩心测试时岩样难以获得的缺点,且测试结果与大岩样基本一致.在钻井岩屑适时分析测试仪器、方法、测试数据处理以及与大尺寸岩心测试数据对比等方面进行了探索性的研究,认为钻井岩屑适时测试技术具有广阔的推广应用前景,应该进一步完善和深入研究,使其能更好地为石油钻井工程服务.     

岩屑回注技术在厄瓜多尔ITT油田钻井过程中的应用

随着石油行业环保要求不断提高,使得岩屑处理技术不断发展。首先介绍了岩屑处理技术的发展历程,根据厄瓜多尔ITT油田钻井过程中的环保要求,特采用岩屑回注技术来进行保护开采区域环境。其次介绍了ITT油田所采用的岩屑回注技术工艺流程及回注井结构设计。最后分析了岩屑回注实际施工过程中的参数曲线以及岩屑回注施工过程中压力变化规律,对于岩屑回注施工和最优回注排量设计有指导意义,同时对厄瓜多尔钻井项目管理和环境保护技术应用具有一定的借鉴意义。     

大位移钻井过程中的岩屑携带特征及其影响因素

矿场资料表明,井筒中过多的岩屑是引起大位移钻井扭矩异常的主要原因,而且人们对岩屑的携带过程不够明确.本文讨论了一种试验,利用一个矿场规模的钻井液循环系统及三种岩屑尺寸(0.45 mm、1.4 mm、3.3 mm)确定了影响小尺寸岩屑携带的几个主要参数.另外,还讨论了岩屑尺寸、钻速、流体流变性、流体流速与井斜产生的影响.试验结果表明,不同尺寸的岩屑携带过程有不同的携带效果:用清水作钻井液时,较小尺寸的岩屑在环空中的浓度较大,而较大尺寸的岩屑在环空中的浓度较小;用0.72kg/m3的聚阴离子纤维素作钻井液时,较小尺寸的岩屑在环空中的浓度却较小.大尺寸岩屑的携带主要受钻井液循环速度的影响,小尺寸岩屑的携带则主要受钻杆旋转速度与流体流变性的影响.当提高钻杆旋转速度时,小尺寸岩屑的携带量与大尺寸岩屑的携带量都得到提高,但前者是后者的2倍.当钻井液由清水更换至聚阴离子纤维素时,小尺寸岩屑的携带量急剧增加,而大尺寸岩屑的携带量只有微量增加.建立了一种数学模型以绘制井筒中岩屑浓度与井底岩屑沉积高度的对比图.另外,还利用适合大尺寸岩屑携带情况的三层模型进行了有关数据预测,对这些预测数据与实测数据比较后发现误差很大,最大误差是80%.因此,需要利用小尺寸岩屑的对比图对常用的三层模型进行改进.     

钻井扶正器组合性能的理论计算及其运用

扶正器组合设计是钻定向井基本而关键的工作。根据纵横弯曲梁理论公式,用计算机求解性能参数进行扶正器组合设计,是简便可靠的新方法。本文推导了计算公式,并以中48井为例,叙述了扶正器组合的使用,提出了采用此法应注意的事项。     

MPD技术及其在钻井中的应用

MPD（Managed Pressure Drilling）即控制压力钻井是在国外得到应用的一种先进技术。该技娄登竺解决夏杂地层钻井所出现的复杂问题，如由漏失造成的钻井液费用过高、压差卡钻、井控问题，以及在狭窄压力窗口下钻进时可能发生的涌-漏现象等等，以提高钻井效率、降低钻井成本。     

油滴沉降速度计算方法的选用

油气集输中将油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的过程通常是在油气分离器中进行的。油气混合物经分离器的入口分流器获得初步分离后，携带大量油滴的气体进入重力沉降部分，气体流速突然变慢，油滴在重力作用下开始以某一加速度下沉。随着油滴下沉速度的加大，油滴受气流的阻力亦越来越大，当油滴上所受合力为零时，油滴将以匀速在气流中向下沉降。油滴沉降速度的大小决定能否把油滴从气流中分离出来，因此油滴沉降速度是分离器设计的重要参数。本文对油滴沉降速度两种计算方法的适用范围进行了总结，以便设计过程中合理地选用。     

钻井岩屑粒径分布规律的研究

钻井振动筛是固控系统的重要分离设备,其主要任务是清除钻井液中直径大于74μm的固相颗粒。对辽河油田7口井深0～3500m的钻井岩屑进行了实地取样,分析了岩样颗粒直径大于74μm的粒径分布特征。分析结果表明,钻井岩屑具有明显的片状特征,颗粒的粒径分布主要与地层岩性和破岩工具有关,随着井深的变化,其岩样粒径分布呈现出幂分布、2分布和瑞利分布等3组典型规律。给出了岩屑颗粒的概率直径;建议在筛面颗粒运动特性研究、筛网工作载荷的计算和激振方式的选择中,应考虑岩屑颗粒片状特性的影响。     

钻井岩屑渗透率的快速直接测定方法

渗透率是储层描述最重要的岩石物理参数之一。测井曲线可提供孔隙度和饱和度的良好估计值，但由核磁共振得到的渗透率很差。至此，渗透率的可靠数值只能从实验室对岩心样品的测定中获得以代表局部测定值；而试井测得的数值代表大范围的平均测定值。目前，我们提出一种测定钻井岩屑渗透率而不需任何特殊的实验室处理的独创方法(清洁、涂层等)将几立方厘米的岩屑放置在一压力容器内。然后将容器充满稠油。原油侵入岩屑的过程，总是包含一定数量的气体。对容器施加一种压力脉冲，由于气体的压缩性，原油便侵入岩屑中。然后使用数值模型根据原油侵入动力得出渗透率。使用已知渗透率的破碎岩石的不同样品对这种方法做过试验。结果发现在岩心和岩屑之间在超过数十个渗透率之中存在着优良的延伸性和良好的一致性。这个方法有许多优点。测量能够在几分钟之内完成，使得可能在钻井期间在井场上进行操作。这种方法的局限主要与钻井岩屑的大小和代表性有关。我们开发这种方法，目的不是用以取代岩心分析，而是在取心之前另外提供一种有关油藏特性的廉价而快捷的信息来源。     

岩屑床的控制技术及其应用

在定向井钻井过程中,岩屑床的形成极易造成井眼堵塞和卡钻事故。分析了形成岩屑床的影响因素,提出了控制岩屑床应采取的措施,即中斜度井段选择平板型层流洗井,大斜度井段采用紊流洗井,中斜度及大斜度定向井环空返速应控制在0.9—1.5 m/s为宜。     

多元随机钻井模式理论及其应用

钻进过程中包含有大量的随机因素,这些随机因素是影响钻井速度的重要因素。以往提出的钻井模式都是确定型模式,不能完整刻划钻进过程中的随机现象。本文对影响钻进过程的各种随机因素进行了分析,提出建立多元随机钻井模式的方法。随机钻井模式能更准确、更科学地描述钻井规律,并在钻井参数可靠性优化、钻井过程的闭环控制等方面有广泛的应用前景。该方法在大庆油田进行了现场试验,收到了较好的效果。     

岩屑上升速度的计算

根据我国油田常用的宾汉、幂律和卡森三种泥浆类型,运用基本的流动规律和原理,采用公制单位,导出了一套计算岩屑上升速度的公式,以此判断井底是否清洁和钻头水功率利用是否合理。     

国外钻井岩屑处理技术与国内应用研制分析

介绍了国外石油钻井岩屑处理技术与装备的现状,分析了岩屑处理技术的发展趋势,结合我国石油钻井岩屑处理技术的应用情况,建议我国应抓住机遇,集中力量、突出重点,充分发挥我国石油装备制造业的优势,加快岩屑处理技术及装备的发展速度,缩小与发达国家之间的技术差距,加强关键技术研究,开发出国产高效的钻井岩屑处理设备。     

连续油管钻井中的岩屑传输问题和解决方法

连续油管钻井在近几年得到了迅猛地发展，尽管伴之而来的是许多技术的提高，但岩屑的有效传输，特别是在斜井中的传输，仍是一个重要问题。研究表明，以紊流形式泵入低粘度流体比以层流式泵入高粘度流体对井眼净化更有效，列举了重要的岩屑传输问题和无携岩问题的常规应用。推荐了用来解释这些数据的井眼净化模型和可选择的方法。     

钻井参数仪在钻井中的应用

钻井参数仪表在70年代开始在我国石油天然气钻井中使用,1980年以后,陆续有了钻井六参数、八参数仪表供油田选用。对各型钻机逐渐配备了钻井参数仪。本文对参数仪的作用和在现场使用的成效进行了介绍,并着重指出了参数仪表的管理及改进是推广使用参数仪的关键。