高含硫钻井软关井水击压力的ADINA模型

高含硫地质环境下钻井溢流发生时，及时关井非常重要，但关井产生的水击压力，可能使防喷器超压，而且易在井内最薄弱的环节发生压漏地层事故。通过对ADINA有限元软件的分析模拟计算，提出钻井溢流发生时关井的水击压力可用ADINA有限元软件来进行计算，模拟计算结果表明：“软关井”时水击压力波动较大，井口接近完全关闭时，水击压力突然增大；水击压力由井口到井底逐渐减小，井越深，井底作用的水击压力就越小。“软关井”水击压力的ADINA模型为关井水击压力的计算提供了新方法。     

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。     

“硬关井”水击压力计算及其应用

根据气侵后环空气液两相流分布特点及水击压力在气液两相流及单相流中传播特点，计算了“硬关井”情况下的水击压力变化情况。研究表明：对于气侵情况，硬关井引起的水击压力对井眼中下部影响很小，主要作用于井口装置；如果并口流速不太大，可以采用硬关并，以便减少地层流体进一步侵入。     

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。     

超深井溢流关井钻柱上顶机理及预防方法

针对超深井溢流关井后钻柱在上顶力作用下存在冲出井筒风险的问题,建立钻柱上顶力计算模型,分析溢流关井期间钻柱上顶力动态变化特征,形成超深井溢流关井钻柱上顶风险管理程序。采用截面法和压力面积法分析溢流关井后钻柱受力情况,发现钻柱上顶力产生的根源是井内流体静液压力产生的虚拟力,当虚拟力与重力方向相反时,即为钻柱上顶力。采用环空多相流理论,考虑井筒续流效应和气体滑脱效应,分析了溢流关井期间井筒压力、溢流物的变化过程以及钻柱上顶力的动态变化特征。算例分析结果表明,钻柱上顶力的大小和方向与井筒内钻柱长度和关井时间有关,当井筒内钻柱长度小于临界钻柱长度、关井时间超过临界关井时间时,存在钻柱上顶的风险。给出了一套超深井发生溢流后预防钻柱上顶的方法和流程,使钻柱上顶风险管理更加严谨和科学。     

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。     

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。     

高产气井试井压力资料异常原因分析

一些高产气井的压力恢复试井资料存在关井后期测试压力持续下降的异常现象,利用常规试井解释方法无法处理该类压力资料。在详细讨论了引起高产量、低压差气井试井压力资料异常现象的各种因素的基础上,重点对 “水击”现象及其对压力恢复测试数据的影响进行了深入分析,提出了解决该问题的技术思路和方法,并对克拉2气藏某气井试井压力资料进行了处理,其解释结果具有较高的可信度。该项研究对特殊类型气井试井异常资料处理具有重要的参考作用。     

低渗透气藏地层压力监测技术

“压力是气田开发的灵魂”，而如何准确获取气田的目前地层压力，是靖边气田开发的主要难题之一。一方面，由于靖边气田储层具有低渗透、低丰度、大面积、薄储层、非均质性强，开发井距大（一般大于2.5 km）的特征，气井关井后压力恢复时间很长，压力恢复稳定往往需要几个月以上的时间；另一方面，近年来，气田日产气量居高不下，很难有区块关井等测压时机，这些均给气田目前地层压力的求取带来了困难。对这类低渗透气藏而言，在确保生产任务的前提下，采用尽可能少的监测工作量，满足开发研究的需要，这是气藏开发工作必须解决的问题。针对靖边气田的地质特征，通过多年的不断研究和总结，逐渐形成了以建立观察井网、设立定点测压井、结合少量压恢试井和区块整体关井测压等配套技术，以获取气藏的目前地层压力。     

考虑井筒相态变化的凝析气井关井静压计算

目前凝析气井关井静压计算仍在沿用常规气井的方法,由于对井筒相态考虑不充分,计算精度无法满足动态分析和生产管理的需求。为此,从关井瞬间井筒相态分析出发,结合凝析气井关井压力恢复过程中井筒的压力、温度分布变化,以气液平衡计算为基础,建立了凝析气井关井压力恢复过程考虑井筒相态变化的压力计算模型,并结合具体实例对凝析气井关井压力恢复过程井筒相态变化规律及压力分布进行了研究和计算。从计算结果看,该计算方法考虑凝析气井关井压力恢复过程中的相态变化,因而井底压力的计算结果与实际情况更接近,可以解决压力计无法下入产层中部或不能正常测试的问题,有时也可以替代凝析气井关井压力恢复测试,从而节省测试所需的大量人力、物力。     

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文章首先指出泡沫具有低失水、低伤害、在井下和地层产出天然气混合后不易发生爆炸的特点,因此气藏泡沫欠平衡钻井技术安全可靠,保护储层效果好,其具有广泛的应用前景。最后,利用质量守恒与动量守恒议程以及流变议程建立了泡沫流经钻柱内,钻头,环空不同位置的数学模型,采用数值迭代方法对数学模型进行了求解。最后给出了计算实例,并在实例的计算结果中讨论了地层产出气体,注入气量,回压等对井内流动参数与地面施工参数的影响规律。得到了回压的增加,井底压力不总是升高,而回压的降低,地层产出气速度也不总增加等结论。本文建立的模型可以用于泡沫欠平衡钻井修井理论设计、施工参数优化。     

垂直气井内单相气体瞬变流动分析

气井开、关井过程中,井筒内气体的流动为瞬变流动,气体的压力、温度等流动参数是井深和时间的函数。本文对开井后单相气体瞬变流动的规律进行研究。根据气体瞬变流动过程中所遵循的质量、动量和能量守恒定律建立描述气体瞬变流动的数学模型。该模型是一组偏微分方程,采用有限差分法对其进行求解,给出了计算气体压力、温度、速度的差分方程和详细的计算步骤。最后用具体实例模拟了一口气井开井过程中压力、温度随时间变化的情况。证明了流动达到稳定后,本模型的计算结果和稳定模型的计算结果是一致的,从而证明了稳定模型是瞬变模型的一个特例。     

气藏动态储量计算中的几个关键参数探讨

传统的计算方法以物质平衡公式为基础,利用关井测压数据来计算动态储量。现今以“气井生产动态曲线特征图版拟合法”为主的动态计算储量方法,特点是利用流动压力计算气井动态储量。在对比分析这两种方法的基础上,结合国内外已开发气田动态储量计算实例,研究了关井测压数据和岩石有效压缩系数对动态储量计算的影响。结果表明,在没有关井测压资料的情况下,利用现今的方法可以计算动态储量,并能够准确拟合生产历史,但会使动态储量计算结果存在很大的不确定性。因此关井测压资料对动态储量的准确计算十分重要。对于异常高压气藏,储层岩石有效压缩系数对动态储量计算结果的影响不可忽视,岩石有效压缩系数取值越小,动态储量计算结果越大,在开发早期计算动态储量时应该确定可靠的岩石有效压缩系数值。     

气井零液流量可视化试验研究

零液流量气提流动是产水气井中一类独特的持液流动现象,是油管中由于微量液体长时间逐渐地积存形成了液柱,而气体流速又不足以将液体带出井筒所致,表现为井筒中存在2相流气提区,而井口处的液体流量为零。该现象气液2相流动滑脱损率为100%。其现场意义在于它相当于积液气井气举排水过程中始喷点的概念。给出该流动现象的压降和持液率计算数学模型,并设计建立总高为16ITI、内径040mm的可视化试验台架模拟该物理现象。试验采用先进测试手段采集得到其流型图片以及压降、井口压力、注气量、持液率等数据。通过理论计算与试验数据对比,验证该理论模型的正确性;给出算例,模拟计算实际气井零液流量气提流动和无滑脱气液2相流动,从而得出规律性认识。该研究成果对于指导严重积液气井气举排水采气设计以及优化注气量有积极的意义。     

凝析气井流入动态预测方法

根据天然气和反凝析液在地层中的渗流特征, 结合凝析油气体系相态理论及闪蒸计算方法, 考虑流体相态和组分变化, 引入稳态理论计算的两相拟压力函数, 建立了凝析气井油、气两相均服从达西渗流的产能方程和气相服从非达西渗流、油相服从达西渗流的产能方程以及油、气两相均服从非达西渗流的产能方程。通过实例得到: ①考虑相态变化的产能方程所得的流入动态曲线在井底压力为露点压力处均有一拐点, 符合凝析气井的特点; ②凝析气井流入动态预测应采用气服从非达西渗流、油服从达西渗流的产能方程。     

气井环空携水能力定量研究

水驱气藏开发进入中后期,在开发过程中都不同程度地存在地层出水。产出水若不能及时排出,就会聚积在井底,增大井底回压、降低产气量,严重时造成气井水淹停产。快速有效地排液复产,是保持气井产能、高效开发气田的关键。在水量过大的情况下,需要采用环空举升,以增大流通面积。在气井生产过程中,多数气井在正常生产时流态为环雾流,液体主要以液滴的形式由气体携带到地面。因此,准确计算气体的携水能力十分重要。利用气液两相流的相关理论,从垂直环空环雾流的动量方程出发,建立了计算气体携水能力的数学模型,并利用Mathcad数学软件实现了对该模型的求解。研究表明,降低地层水的表面张力有利于气体雾化,有利于增强环空气体的携水能力。     

深水气井测试过程水合物形成预测

深水气井测试过程中,水合物的形成会对测试作业造成很大影响,甚至导致整个测试作业的失败,进而引发重大事故。为保证深水气井测试的安全、顺利进行,有必要对测试期间水合物的形成规律进行分析,预测水合物可能形成的区域,加强水合物形成的预防工作。基于深水测试工况,针对开井流动与关井求压阶段,建立了温度压力的计算模型,并结合水合物生成条件,提出了深水气井测试不同施工阶段水合物生成区域的预测方法。对一口深水井的计算表明,开井流动期间,流量对水合物生成条件有很大影响,流量越低,水合物生成区域越大;关井阶段及初始流动阶段,管柱内压力较高,温度较低,形成水合物风险与区域较大,必须采取相应措施抑制其生成。