定向喷嘴布置对PDC钻头齿清洗能力的影响

PDC钻头齿的清洗能力对PDC钻头破岩和清岩影响很大,定向喷嘴则有利于钻头齿的清岩,研究定向喷嘴的布置具有重要意义。使用数值模拟的方法研究了定向喷嘴数量、孔径、喷速等因素对PDC钻头齿清洗效果的影响。研究结果表明,5喷嘴的PDC钻头齿清洗能力较强;钻头齿清洗能力随喷嘴孔径增大而增强;喷射角小的喷嘴射流流场不利于流体向上举升岩屑。将定向喷嘴优化并配合常规水力结构设计可以在PDC钻头预防和清除泥包方面发挥自身的优势,最终达到提高机械钻速的目的。     

超临界流体侵入井筒多相流动规律研究

在综合应用井筒两相流压降和传热模型的基础上,对超临界二氧化碳和超临界硫化氢分别侵入井筒后井筒多相流规律进行研究。考虑了钻井液和侵入流体的基本物性参数与井筒温度压力的耦合作用,通过数值方法计算全井筒温度压力等,并与甲烷侵入环空进行对比分析。结果表明,超临界二氧化碳和硫化氢在井筒温压条件下,发生相变的路径和次数不同。传热作用后井筒实际温度与原始地温相差较大,而甲烷在全井筒密度相对变化平缓,预警时间长,井控相对较易。硫化氢和二氧化碳早期侵入密度变化较小,不易被发现,在近井口处变为气体,体积膨胀比甲烷剧烈,更危险,井控困难。硫化氢与二氧化碳相比,相变点位置距井口更近,更加危险。     

水力喷射孔内射流增压规律数值模拟研究

水力喷射压裂过程中,高压射流会使水力射孔孔道内压力高于环空压力,形成孔内射流增压.孔内射流增压值是进行地面泵压预测和套管压力控制的基础.由于受到实验条件的限制,地面很难获得实际工况下的孔内射流增压值,因此,文章采用计算流体力学(CFD)方法,建立了二维水力喷射流场物理模型,模拟得到了实际 工况下水力喷射孔内射流增压值以及喷嘴压降、环空围压和入口面积比对孔内射流增压的影响规律.结果表明,在实际施工参数条件下,孔内射流增压值可达10.7～12.5 MPa;喷嘴压降和入口面积比是影响孔内射流增压的两个主要因素,而环空围压对孔内射流增压没有影响.     

超临界二氧化碳喷射压裂井筒流体相态控制

为了探索超临界CO2喷射压裂的井筒流体相态控制方法,建立了超临界CO2喷射压裂井筒流动模型,进行了实例计算和分析,并以异常低地温梯度的地层为例研究井筒流体的相态控制问题。结果表明:超临界CO2喷射压裂过程中,随着井深增加,井筒压力逐渐增高,井筒温度先增高后在接近压裂层位处开始降低;井筒压力很容易达到CO2流体的临界压力,井筒温度的控制是超临界CO2喷射压裂相态控制的关键;如果地温梯度过低,压裂层位井筒中的CO2流体将达不到临界温度,影响超临界CO2喷射压裂作业的正常进行,此时提高注入CO2流体的温度,可有效促进压裂层位的CO2成为超临界态。该研究可为超临界CO2喷射压裂技术的流体相态控制提供一定的借鉴。     

自进式多孔射流钻头径向水平井钻进能力分析

自进式多孔射流钻头前、后向孔眼参数对径向水平井钻进能力具有重要的影响。通过室内破岩试验研究了多孔射流钻头前向孔眼参数对破岩效果的影响,建立了自进式多孔射流钻头射流反冲力计算模型,研究了后向孔眼参数对射流反冲力的影响。研究结果表明,在试验条件下,破岩体积随着前向孔眼扩散角的增大呈先增大后减小的趋势,随着前向孔眼直径的增大,破岩体积逐渐增大;在相同的后向孔眼当量直径下,射流反冲力与后向孔眼数量无关;随着后向孔眼直径的增大,射流反冲力先增大后减小,射流钻头压降逐渐减小;后向孔眼直径的选择要兼顾射流反冲力和射流钻头压降,以保证射流钻头的自进和破岩效果。     

基于赫巴流体的偏心环空波动压力数值模拟

基于牛顿流体、幂律流体以及卡森流体建立的偏心环空稳态波动压力预测模型计算过程对计算机的硬件要求较高,在现场条件下并不适用。为此,基于钻井液赫巴流变模式,利用Fluent软件对起下钻波动压力进行了计算,并将计算结果与现场广泛应用的压力模型及室内试验数据进行了对比验证。建模时采用一阶迎风格式对动量方程的对流项进行离散,壁面设为非滑移壁面。分析结果表明,数值模拟结果与现存的同心环空计算模型及同心、偏心室内试验结果具有很高的一致性,最大误差不超过8%;流动指数、钻柱井筒直径比以及钻柱偏心度对波动压力影响较大,在窄间隙工况或具有高流动指数流体的情况下应严格控制起下钻速度。     

水力喷射径向水平井技术研究现状及分析

水力喷射径向水平井钻井技术可为低渗透油气田的开发提供一种经济、快捷的途径,同时也为边际油田、枯竭油气田剩余油气资源的增产、开采提供了一种新的方法.通过对径向水平井几项关键技术发展情况的调研,主要介绍了套管内开窗、转向和水平钻进技术的特点和最新发展,并与早期的技术进行了对比,分析了几项关键技术现阶段存在的问题和研究方向,并指出了径向水平井井眼轨迹,钻井液无法循环利用和水平段长度无法控制和准确测量的难题.可以为径向水平井各关键技术的深入研究提供新的思路.     

水平井分段酸化酸压技术现状及展望

水平井分段酸化酸压是油气藏增产的重要措施,在油气田开采中得到了广泛应用.目前国内外常用的几种分段酸化酸压技术,主要包括投球法、化学转向技术、连续油管注酸技术、水力喷射技术以及封隔器转向技术.介绍目前国外新兴的且得到广泛应用的定点喷射酸化技术,阐述其中的钻井管柱射流酸化技术、旋转射流酸化技术和自弯曲射流酸化技术.文章对未来发展趋势进行了展望,认为不压井拖动管柱水力喷射酸压技术和连续油管拖动酸化酸压技术,具有诸多优势,相关配套技术会随着水平井酸化酸压技术的发展而进一步完善,水力喷射和连续油管拖动技术具有较好应用前景;国外新兴的定点喷射技术由于工具结构和尺寸相对灵活,可以满足复杂井况要求.对水平井分段酸化酸压具体工艺的选择给出了建议.     

注CO_2井筒温度压力预测模型及影响因素研究

为了提高注CO2驱替效率及驱替成功率,开展了影响驱替效率的井筒压力温度分布及影响因素研究。针对CO2特殊的物理性质,选用基于赫姆霍兹自由能的Span-Wagner状态方程,将井筒传热、压力与CO2物性参数耦合迭代计算,建立了注CO2井筒温度压力分布的数学预测模型。该模型能够预测井筒温度压力及其他物性参数,应用该模型预测井筒各点温度压力,并与江苏草舍油田草8井现场2次实测结果对比,其温度误差均小于1%,压力最大误差不超过1.6%,表明该模型能够满足现场应用要求。利用该模型可以研究注入温度、注入压力、注入速度及注入时间等工艺参数对井底压力温度的影响规律,实现系统敏感性分析。研究表明,建立的模型具有很高的精度,对提高CO2驱替效率具有指导作用,并适用于(超临界)CO2钻井、压裂过程中井筒温度压力预测及影响因素分析。     

直井水力喷砂射孔排量波动对井壁开孔形状的影响

地面高压泵组排量波动不可避免,水力喷砂射孔管柱会随着排量波动而轴向运动,这使得射孔井壁开孔形状并非圆形,而是以井轴方向为长轴的椭圆形。基于线弹性变形和磨料射流切割理论,建立了水力射孔井壁椭圆孔形状评价模型。该模型通过确定各时刻喷射点坐标和射流切割深度来判断射流是否穿透套管形成有效孔眼。假设排量在波动范围内取值服从均匀概率分布,可得排量波动范围对椭圆长短轴的影响规律。结果表明,直井水力射孔排量波动范围与椭圆长轴呈线性递增关系;当排量波动范围低于±0.04 m3/min时,椭圆孔长短轴之比小于2.0,能够保证定点射孔要求。