溢流关井水击压力数学模型研究

溢流关井水击压力的大小直接决定了现场是采用“软关井”、“半软关井”，还是“硬关井”的关井方式。从溢流关井实际情况出发，应用质量守恒原理、牛顿第二定律建立了气液两相流的溢流关井水击压力数学模型，采用基于特征线法的有限差分法求解数学模型，同时编制了相应的计算机程序并进行了实例计算。计算表明：①所建立的数学模型，适用于“软”、“半软”、“硬”关井的水击压力计算；②“硬关井”、“半软关井”、“软关井”井内水击压力逐渐减小；③井内压力波动由井口到井底逐渐减小，井内为气液两相流时产生的压力比单相流更小。为了便于油气田应用，建议在瞬态模型的稳态化方面开展进一步的研究。     

溢流关井时的水击压力及其影响因素

溢流关井的水击压力关系到能否关井，以及关井方式的选择。在对水击压力的基本计算方法进行讨论的基础上，推导出了直接水击压力计算式，分析了井口流速和水击波速对水击压力的影响规律。研究表明，水击压力随着水击波速、井口流速的增大而增大；“硬关井”、“软关井”、“半软关井”三种关井方式中，“硬关井”产生的水击压力最大，“软关井”最小；泡状流时的水击压力小于段塞流时的水击压力。这些认识对溢流关井水击压力的计算、溢流关井方式的选择等具有指导作用。     

井喷关井水击压力计算及可靠性分析

钻井过程中,发生了溢流或井喷,应立即关井。关井过程中,防喷器需经受关井产生的水击压力作用。该文对井喷喷流为天然气、钻井液和气液两相混合物三种情况下的关井水击压力进行分析计算,并以此进行了关井可靠性分析。分析认为,仅在井喷喷流为钻井液且喷流速度较大时,关井方式应选择“软关井”,以降低关井水击压力,其他情况应选择“硬关井”,以减少地层流体侵入。     

高含硫气井关井后井口压力异常影响因素研究

高含硫气井关井后常呈现关井后井口压力上升和井口压力下降两种截然不同变化趋势。为了深入揭示高含硫气井关井后井口压力恢复异常变化的本质,通过建立开关井过程中气液两相非稳态变化模型,计算求解生产压差、水击压力、温度效应、重组分沉降和续流效应对气井关井后井口压力变化规律的影响。通过研究,揭示了高含硫气井关井后井口压力变化是受到多个因素的综合影响。关井后井口压力异常通常在小压差大产量气井发生,且井口压力异常在不同关井时期受到的影响因素略有不同。在关井初期,井口压力受到水击压力和重组分沉降的综合影响; 在关井中期,主要是重组分沉降影响; 在关井后期,则主要受到温度的影响。研究结论对于认识和指导高含硫气井实现井口测压代替井底测压开展动态监测工作提供了重要依据。     

硬关井水击问题及减小水击措施的探讨

通过对各种关井方式优、缺点的比较,指出了解决硬关井时水击问题的工程意义。对于硬关井来说,水击造成的危害是不容忽视的,必须采取有效措施,从分析井内气、液、固三相流中水击波速入手,推导了水击压力波的传播速度计算公式,结合相应的控制方程对其进行了简要的分析以及实例计算。最后,在分析了各种减小水击压力的方法后,提出在井口加装储能式空气罐控制水击压力的尝试,而且对设有空气罐和未设空气罐的不同井口装置进行了水击压力的理论研究,计算表明,井口安装有空气罐时能够有效地控制水击,这一认识对现场钻井生产具有一定的指导意义。     

重温事故吸取教训提高井控技术水平

文章从有代表性的井喷事故井的发生及危险井的治理过程分析了从溢流到井喷发展的几个阶段,强调了防止井喷要分别重视的发现溢流、关井、压井三个环节及各环节要把握的技术要点,强调了要根据溢流的动因把握观察、发现溢流的关键时机,根据不同的动因重建井底压力平衡应采取的压井方法;还分析了国内外现用的几种关井方法的优缺点,提示了选择的关井方法应适应“快”的要求。     

海上自喷油井关井井口压力预测方法

油井生产过程中紧急关井的井口压力是合理选择井口设备以及管线的重要依据,但目前缺乏该方面的理论计算方法。分析认为水击压力主要受关井瞬间流体流速、压力波传播速度和流体密度等3个因素影响,建立了水击压力及由井底压力恢复引起的井口压力变化的计算方法;综合考虑水击压力和关井压力恢复的影响,研究了生产油井紧急关井情况下井口压力的变化趋势。研究表明:中高渗地层的井口压力随着时间的增加而增大,关井时间越长,井口压力越大;低渗地层的井口压力会在短时间内突然增加。      

气井多相流水击数学模型的建立和求解

针对气井关井瞬间产生的水击现象,由于井筒多相流和高压、高温以及天然气的强可压缩性特征,用于水力学的常规水击压力模型难以适用。基于水力学水击理论,分析气井水击机理,根据质量守恒定律和牛顿第二定律,建立由运动方程和连续性方程组成的描述气井多相流水击压力的数学模型;根据该方程属于拟线性双曲偏微分方程的特点,结合气井压力测试和应用需要,建立了两类边界条件:一类适用于通过井底压力计算井口及沿井深的水击压力,另一类适用于通过井口压力计算井底及沿井深的水击压力;通过特征线法对水击压力数学模型有限差分离散求解。计算结果与实测压力对比结果表明,水击压力模型能够精确地反映水击压力的大小、水击周期和水击衰减规律,从而提高压力恢复试井早期段数据质量,改善试井曲线拟合效果,提高试井解释准确度。     

起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法

钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U形管原理不能描述此时的井眼状况。针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型。利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法。实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性。      

气侵硬关井时井口的安全性分析

本文重新推导了水击压力公式,对钻遇浅层气采用硬关井的情形进行模拟计算,从理论上证明硬关井时井口的安全性。     

低渗气藏溢流关井孔隙压力计算方法探讨

在钻井作业中发生溢流时，一般是通过关井求得地层孔隙压力，从而确定合理的压井钻井液密度，这种传统的方法对高渗透储层是可靠的，然而对于低渗透储层要获得准确的结果需要等待较长的时间，这样会影响压井作业时间。针对低渗透气藏压力恢复特征，应用渗流理论推导了一套适合于低渗气藏在溢流关井求取地层孔隙压力的计算模型，并提出了两种数据处理方法，即回归处理方法和作图法，既可满足计算机分析的需要，又可满足现场技术人员快速分析的需要。为了准确预测地层孔隙压力，建议应用录井仪记录关井数据。     

采气井口安全截断新装置

采气井口安全截断新装置安装于气井井口与地面场站设备或输气管线之间。当输气压力（信号压力）达到或超过调定压力（场站设备或输气管线的额定承受力）或场站管线因破裂漏气而造成压力突降时,控制系统将迅速自动关闭液动截断阀,截断井口气源,以自动保护地面场站设备与输气管线。采气井口安全截断装置由液动截断阀（平板阀）与液压控制装置两大部份组成,具有原理科学、结构紧凑、操作简单、安全可靠、易于维护等特点,该系统获得两项国家实用新型专利,2009年6月经专家鉴定,其结论为：该装置设计和制造完全符合API规范要求,与同类产品相比,具有集成程度高、密封性能好、操作方便灵活、性能稳定可靠等优点,基于液压控制的采气井口安全截断系统属国内首创,该项技术总体居国内领先,达到国际同类产品先进水平。     

海洋钻井井口承压保护装置的研制

海洋石油钻完井作业一般实行批钻批完模式,钻井作业结束后井口敞放,待一批井全部钻井结束后再转入完井作业。这种作业模式存在安全隐患,管内外都有可能有油气溢出,同时,由于没有安装油管四通、采油树或盲法兰,无法控制套管内的压力,有可能导致井涌、井喷等事故。针对上述情况,研制了海洋钻井井口承压保护装置,当钻井作业结束后,可直接将井口承压保护装置安装在套管头或油管四通上,能够方便快捷监测到井内压力变化情况;当发生溢流、井涌的情况下能够进行压井作业,恢复井下安全;此外还可防止井内落物,保证作业安全。海洋钻井井口承压保护装置结构紧凑、密封性能好、操作方便灵活、性能稳定可靠,填补了海洋油田井口保护空白,显著提高了批钻批完钻井模式的安全性。     

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随着油气勘探的发展，深井、超深井、超高压井将会越来越多，勘探开发的领域必然向地层深部进军 。深井试油工艺涉及多门学科，技术难度大，面临着许多突出问题：深井测试工作薄弱，实践经验不足；缺乏深井测试工艺技术的研究机构和人员；缺乏深井试油的基础理论研究；缺乏有关国外超深超高压含腐蚀流体的井的测试及完井技术的科技情报等。文章介绍了新851井这一高温高压高产气井的测试工艺控制技术：利用静气柱精度公式准确地预测了最高关井压力，确保了井口安全；把美国预测深气井测试时的井口最高温度的经验公式与新场气田实际情况相结合，求得不同产量下的井口流温；把美国预测深气井测试时的井口最高温度的经验公式与新场气田实际情况相结合，求得不同产量下的井口流温；根据井口流温准确计算出采用三级降压时防止水合物形成所需的加热量，并采取了合理的保温措施，确保了测试时地面流程畅通无阻，安全顺利地完成了该井的测试工作，为高温高压气井测试提供了宝贵的实践经验，