气侵检测仪的研制与应用

基于气体侵入井眼后按气液两相流型分布的原理，利用声波可以早期检测到气侵。文章对气侵进行了深入研究，研制了声波气侵检测仪，做到了生产过程中早期气侵检测，以避免井喷的发生，并及时发现油气层。     

声波气侵检测中弱信号强干扰下布线技术

基于气体侵入井眼后按气液两相流型分布的原理。利用声波可以早期检测到气侵，对气侵检测中弱信号强干扰进行了深入研究，探讨了弱信号强干扰下的布线技术，并进行了大量室内实验研究和现场应用。结果表明弱信号强干扰下合理，科学的布线对于声波气侵检测具有重要的意义。     

声波随钻气侵检测实验研究与应用评价

在油气生产过程中，气侵造成的损失非常巨大，而且还一直威胁油气田的安全生产，如何快速、准确地检测到气侵，是长期困扰石油天然气钻井的难题。借助于中原油田全尺寸科学实验井，通过大量理论研究和试验分析，认为解决这个问题的最有效手段是声波气侵检测法。具体办法是在生产过程中，借助于专门的发生器发射声波，由气侵检测仪对接收到的信号进行调理，编制专门软件将采集到的声波信号数据用相位差法和概率密度技术进行分析处理，据此判断当前井下是否发生气侵，其快速和准确程度大大超过了以前的检测方法。多次试验〖ＪＰ２〗数据均完整地反映了气侵发生对声波传播规律的影响，说明利用声波气侵检测技术可以为安全钻井提供科学依据。     

���ּ�⼼�����о�

目前利用泥浆池液面增加、泥浆出口流量大于入口流量来检测气任的方法，均是建立在气体体积膨胀基础上的，所以像在小井眼钻井及复杂地质条件下钻井中，这些方法发现气侵太晚。文章对气侵后气体在井眼中分布进行了研究，其结果表明：气体侵入井眼后在井底不是连续气柱，而是按气液两相流流型分布。通过声波在气液两相流中传播速度试验证明，武德近似公式可以用来计算声波在该两相流中的传播速度。运用室内及中原油田全尺寸并控实验井实验数据建立的气体上升速度模型，与国外使用的模型进行了对比模拟运算，提出了依据实际时间、声波在环空泥浆传播时间及有关模型，可以实时计算气侵高度和并底进气量，为适时并控提供可靠的依据。     

Q_（jy）－1型钻井液气侵监测系统的研制

实时定量的监测气侵，一直是安全钻井特别是气井作业的重要课题。在随钻测井技术的启示下，研制了Ｑｊｙ－１型钻井液气侵监测系统。简介了该仪器的基本工作原理、硬与软件设计、主要性能和应用前景，并提出了进一步提高性价比，拓宽应用范围的努力方向。     

随钻气侵检测仪在小井眼钻井中的应用

介绍随钻气侵检测仪的结构、工作原理及在小井眼中的应用。该仪器能实现实时随钻气侵检测，对于浅层气开发和高压气井、复杂地层钻井的井控预报具有重要的现实意义。     

盐间非砂岩储气层井控技术

1)合理的地面设备钻头穿过油气层，特别是水平穿过油气层，由泥浆与油气层的密度差作用，导致泥浆严重气侵(如果泥浆密度很高，泥浆也会气侵)。当气侵泥浆循环到离地面500-600m时，气体开始膨胀，当气侵泥浆到地面时，体积增400-500倍，所以合理的油气分离器十分重要。当气体循     

钻井工程事故的监测和预报

发挥综合录井仪的实时监测功能，搞好钻井事故的检测和预报是避免钻井事故和减少损失的重要手段。该从分析常见钻井事故的形成原因入手，探讨总结了钻井事故的各种预兆和检测方法，结合详实的现场录井资料和地层压力检测、井涌、气侵、井漏、刺钻具、断钻具等实例，从正反两方面的教训说明了综合录井在保证钻井安全方面所起到的重要作用。     

注空心球多梯度钻井气侵快速识别分析

为研究注空心球多梯度钻井中分离器位置等关键参数对气侵识别时间的影响,文章考虑多梯度钻井参数、井筒与地层间能量交换对井筒内混合流体的物性参数、气液两相流的瞬态传热过程与流动规律的影响,建立了多梯度钻井瞬态气液两相流新模型,研究了不同多梯度参数对气侵识别时间和井底压力的影响规律,并对在不同影响因素条件下的气侵时间进行了无量纲对比分析。结果表明：在不同空心球体积分数、密度或分离器级数条件下,溢流量和井底压力变化包括“线性分布”和“指数分布”2个阶段;在不同分离器位置条件下,溢流量和井底压力变化包括2个“线性分布”阶段和1个“指数分布”阶段;指数阶段中钻井液池递增速率显著增大可以作为气侵识别的早期信号;0.8 m³溢流量作为气侵监测的阈值时,空心球体积分数的影响最为显著,其溢流量变化规律作为气侵早期监测的依据会更准确;分离器数量的影响程度最小。该研究成果可以为注空心球多梯度钻井的早期气侵监测提供理论参考,对下一步的井筒压力有效干预提供重要依据。     

深水钻井气侵程度实时定量描述方法

通过分析深水钻井气侵特点和现有气侵监测方法的不足,论证了在隔水管底部进行气侵早期监测的可行性,提出了基于隔水管底部超声波气侵监测的气侵程度实时定量描述方法。分析了多普勒超声波监测气侵方法存在的问题,设计了隔水管底部透射式超声波气侵监测实验装置,用于分析不同截面含气率条件下的声波衰减特性,给出了运用超声波监测隔水管处气侵情况的解决方案。结合深水钻井井筒环空气液两相流计算模型和含可信度的地层压力预测,建立了基于隔水管底部截面气侵监测数据的井筒气侵程度反算方法。该方法与常规方法相比可提前4 min左右检测到气侵,并可根据隔水管底部声波响应数据准确确定气侵发生的时刻、气体到达井口所需时间、任一时刻的总溢流量及任一时刻不同井深处的截面含气率。     

΢�����꾮�����������е�Ӧ��

本文从防止井喷的基本要求出发，研究了监测、预报井喷的早期显示和防止井喷的措施。阐述了将研制的重点放在检测钻井液循环罐的液位变化和对气侵钻井液中气体含量的检测以及自动向井筒内定量补灌钻井液上的原因。介绍了整个井控监测报警系统是根据自动控制原理，引入微型单片机技术，在钻井液量的检测上预先设定井涌、井漏报警量、避免了检测过程中误报警的频繁发生；在实施井控近平衡作业上预先设定立柱数和灌注量，解决了自动和定     

气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量变化规律研究

为了准确掌握气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化规律,基于井筒气液两相流动理论,建立了考虑密度突变的气液两相流模型,分析了气侵条件下环空出口流量的变化,并探讨了不同因素变化对环空出口流量变化率的影响。研究发现:气体前沿到达分离器位置时,环空出口流量变化率明显突增;分离器位于泥线以下时,环空出口流量发生突增的时间要早于隔水管底端见气时间,有利于更早地识别气侵;低密度/高密度钻井液密度差、气侵量、排量、分离器位置、井深和井口回压等因素对环空出口流量变化率的影响程度依次降低。研究结果表明,考虑密度突变的气液两相流模型,可以准确预测气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化情况,并为新型双梯度钻井早期溢流监测提供理论依据。      

维持井壁稳定的充气钻井液密度确定方法研究

随着我国西部和海洋深层天然气勘探开发不断加快、深入，钻井不断遇到高温、高压、气侵环境，受气体侵入的井筒钻井液其密度随温度和压力的变化而变化，这导致常规井壁稳定研究确定的当量静态钻井液密度不能有效地阻止井下井壁坍塌、缩径引起的复杂情况。国内外高温高压条件下钻井液密度计算模型存在着明显的问题：①没有考虑气体在环空中的影响，此时环空中是气液两相流体的流动，不能用单相液体的情况来对待；②井筒温度用地温梯度来代替不合理。为此，在确定有气侵、压耗和温度影响的有效安全钻井液密度时，分析了气液两相钻井流体受井筒压力、温度、气侵量与钻井液密度的相互影响关系，结合地层参数、钻井水力参数和钻柱结构，通过对温度场与压力场的耦合求解，获取了有效安全钻井液密度的下限和上限，计算结果在实际钻井中得到了较为成功地应用。     

气顶砂岩油藏油气界面移动状况判断

以文135块为例,应用产量监测法、生产气油比监测法和数值模拟法．对气顶砂岩油藏开发中的气窜和油侵进行了识别,进而研究了油气界面移动状况,指出油侵和气窜对开发生产造成的损害,并提出了相应的防止措施和建议。     

随钻气侵检测仪在小井眼钻井中的应用

介绍随钻气侵检测仪的结构、工作原理及在小井眼中的应用。该仪器能实现实时随钻气侵检测,对于浅层气开发和高压气井、复杂地层钻井的井控预报具有重要的现实意义。     

深水钻井最大允许气侵溢流量的计算方法

深水钻井对井控提出了更高的要求,气侵的早期监测便成为深水井控研究的热点。由于溢流量预警值为经验值,使得现有泥浆池增量法在水深较深、原始地层压力较高的井中应用的普适性和可靠性较差。为此,通过引入最大允许关井套压和环空气体上升位置,计算不同溢流量条件下的压井风险,建立了基于气侵的溢流量预警值反算方法,以此来保证在现有井控设备、施工参数和地层参数等确定的条件下进行更为精确可靠的气侵溢流监测。同时引入含可信度地层压力预测方法对溢流量预警值反算方法进行改进,最大限度地降低了因地层压力预测不准而导致的气侵监测误差。实例计算结果表明,该方法充分考虑了气侵后气体上升位置和压井风险,能够大大提高深水钻井气侵早期监测的准确率和可靠性,对于实现因井而异的溢流量预警值设计和降低气侵监测成本有实际意义。同时提出推荐采用精度更高更稳定的进出口流量计对泥浆池增量进行监测,以满足半潜式钻井平台的测量精度。     

高产气藏水平井钻井井喷潜力分析

随着水平井在高产天然气藏开发中的应用增加，钻井过程中防止井喷变得非常重要。对高产气藏水平井钻井过程中发生井喷的潜在可能性进行了分析研究，认为井底压力大于地层压力情况下的气侵是诱发井喷的重要因素，这为将来推广应用水平井钻井技术开发高产气藏提供了有关井控方面的理论依据。     

高含硫地质环境钻井硫化氢气侵规律研究

针对硫化氢的特殊物性,研究了硫化氢组分、气体偏差因子、硫化氢黏度等重要的物性参数对气侵两相流的影响.运用气液相流的原理和方法,建立了硫化氢气侵时环空气液两相流流动模型,研究了硫化氢气侵时井底压力和井筒压力的特征及变化规律,并用实例对理论模型进行了验证,进而分析了气侵时钻井液密度、钻井液黏度、井口回压、井底气侵速率等重要参数对井底压力的影响规律.在确定钻井液附加密度时,应充分考虑硫化氢气侵对井底压力和井筒动压的影响规律,其结果会更加合理.     

控压钻井停止循环期间垂直环空连续气侵机理研究

为了提高控压钻井精度、反馈速度,确保井筒物质平衡及钻井安全性,有必要深入开展停止循环工况下的气液两相瞬态流动规律研究。基于计算流体动力学方法,应用VOF方法对停止循环期间垂直环空连续气侵的机理进行了数值模拟研究,得出了气侵发生后环空流体的运动特性。结果表明,气侵量越大,被顶出的钻井液体积越多、井底压力越小,但当气相的能量不足以将剩余的钻井液携带出井口时,井筒混相流体的流动由瞬态变为拟稳态的零液量流动,与常规气液两相流动一般性规律不同,零液量流动摩阻压降为负值。     

随钻气侵检测仪在胜利油田的应用

简要介绍了随钻气侵检测仪的结构特点、工作原理、现场模拟试验及应用情况。中原油田全尺寸实验井和胜利油田６口井的现场试验及应用结果表明，该仪器能实现早期气侵检测，比常规方法检测到气侵的时间明显提前，对高压气井和复杂地层井控具有重要的现实意义。