AD401-7定向井卡钻复杂事故的处理及分析

AD401-7井属于吐哈盆地鲁克沁油田AD-I块构造。该区块在勘探开发初期极少出现因井下坍塌而发生的卡钻事故,AD401-7井在井身结构设计时,参考的是前期地质勘探资料和邻井数据资料,未考虑到钻井过程中出现薄煤层夹层的情况,原有设计在该井段易导致井壁不稳,所以实际钻井过程中发生了卡钻事故。本文通过对AD401-7井卡钻事故的研究,从地质因素、物理化学因素、工艺因素等几方面,深入分析了该井发生坍塌卡钻可能存在的原因及机理,并对这些原因导致的卡钻事故提出了针对性的预防措施和处理方法。     

新型气举试验装置研制

球塞气举是一种新型高效的气举采油方式，可作为连续气举后期的接替工艺，提高举升效率。完成了球塞气举试验装置的结构和控制系统设计。该试验装置为排液采气井多相管流压降与流型实验、常规连续气举排液采气模拟试验和常规连续气举举升效率分析等研究提供了先进的手段。     

天然气水合物储层导电特性模拟与饱和度计算

由于天然气水合物只能在低温高压环境下保持稳定,导致以原状天然气水合物岩石样品进行岩石岩电测试较为困难,用阿尔奇公式计算的饱和度误差会比较大。为了提高天然气水合物饱和度的计算精度,建立了反映天然气水合物储层结构特征的逾渗网络模型。根据Kirchhoff连续性方程和各节点、线的电导率,通过Cholesky分解算法计算网络模型中的电流参数。通过数值模拟研究了水合物饱和度、地层水矿化度和黏土矿物含量对天然气水合物储层数字岩心的影响,并根据模拟结果建立了修正的阿尔奇公式。模拟结果表明,数字岩心的电阻率随水合物饱和度的增加呈指数增长。随着地层水电导率的增大,天然气水合物数字岩心的电阻率呈线性减小。随着黏土矿物含量增加,岩心电阻率呈负指数下降趋势,当孔隙度、黏土矿物含量较低时,天然气水合物饱和度对数字岩心电阻率的影响较大。利用修正前后的Archie公式,对南海神狐地区W18井的测井资料进行了水合物饱和度估算。修正前的计算结果相对误差为33.2%,修正后为22.5%,说明修正后的饱和度公式精度有明显提高。     

川东北三高气井测试管柱力学研究

川东北海相碳酸岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产使测试管柱在整个测试过程中载荷和变形变化复杂,给完井测试工作的安全、高效开展带来了挑战。针对川东北三高气井测试管柱工作条件和测试作业的特点,考虑管柱组合、管柱载荷、高温高压等因素及屈曲状态、井口和封隔器约束的影响,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,给出了井下管柱载荷、变形计算方法与公式。在此基础上,使用可视化Visual Basic语言编制了测试管柱力学分析软件,并使用软件对川东北元坝1井测试管柱进行力学分析,证明了软件和数学模型的科学性和实用性。     

欠平衡钻井正气举过程井筒瞬态流动数值模拟

正举法气举作业的实施效果直接决定着欠平衡钻完井施工的成败,特别是气举过程中的井下压力动态演变,关系到整个作业过程中的井控安全。正举法气举作业的实质是在井下停止循环的初始条件下氮气连续气举作业,井下流体由静止状态到气体穿越液体滑脱至井口的不同于常规稳态流动的瞬态气液两相流动。针对这一特殊流动研究,完成了停止循环开井条件下气举时井下瞬态气液两相流动特征参数变化数值模拟计算方法和数学求解模型的建立,通过实际井数值计算连续气举时井下瞬态气液两相流特征参数变化得出规律性认识,如氮气沿井眼滑脱上升运动速度逐步加大、顶出钻井液随时间的增多、井底流压瞬时波动在初始阶段最大等。研究成果丰富了欠平衡氮气钻完井施工正举法气举作业的井筒流动模型体系和压力控制方案,增强了该特殊流动规律的认识,为井控安全提供了理论保障。     

井筒连续携液规律研究

我国己开发的气田中,大多数气藏均属于不同程度的有水气藏。气藏在开发过程中都会产出地层水或凝析液。产出液若不能及时排出,就会聚积在井底,严重时造成水淹停产。在天然气生产过程中如何配产以连续携液是十分重要的。以往有学者认为产水气井只要井底不积液则气井就具有能连续携液的能力。本文利用相应的模型公式进行理论计算得到温度、压力对气井连续携液影响规律。同时,对川西气田7口井各重要参数进行了敏感性分析从而得出天然气井连续携液的规律性认识,即:在产液量较小时,井筒中的压力损失较小,而温度损失较大,温度成为影响携液的主导因素,井筒中的最大临界流量出现在井口附近;随着产液量的增加,温度损失较小,压力损失较大,压力成为影响携液的主导因素,井筒中的最大临界流量出现在井底附近。这也说明低压气井最大临界流量易出现在井底,而高压气井最大临界流量易出现在井口附近。     

地面驱动单螺杆泵排出口压力计算

在采用节点系统分析方法优化设计地面驱动单螺杆泵采油系统所建立的模型中,需要求得螺杆泵吸入口和排出口压力,以便根据压差重新选择螺杆泵和设计抽油杆柱。在计算排出口压力计算过程中,考虑了由于抽油杆柱旋转引起杆管环空气液两相流摩阻的影响。以GLB40-42型螺杆泵为例,理论和计算数据分析表明,转速和抽油杆直径对流体流动摩阻压降有显著影响,从而为进一步优化设计螺杆泵和抽油杆柱提供了有力依据。     

采气工艺模拟实验井测控系统研究

采气工艺模拟实验井在国内属于首创,该项工程涉及学科多、专业广、专业化程度要求高,它可以进行多相流流体实验研究、人工举升工艺机理研究和井下工具、仪器仪表试验研究,他是实现采气工艺技术和装备创新发展的必要中试手段。文章提出了智能化的测控系统,能及时掌握运行参数,分析实验过程中各物理量随时间变化的规律。该测控系统能够对地面动力设备、管汇的情况、运行参数进行监测、控制、调节和数据实时采集,对实验所引起的井下参数(压力、温度)的变化实现自动测量,同步采集。在实验过程中,测控系统可远程控制和调节压缩机、三缸泵、调压阀和分离器液位,可实时调整注气压力、注气量和注水量,使气举系统工作在最佳状态。该系统为排液采气井多相管流压降与流型实验、常规连续气举排液采气模拟实验和常规连续气举举升效率分析等研究提供了先进的测控手段,系统取得的大量实测数据为气井系统特性分析提供了重要依据。     

新型砂泵的设计研究

针对砂泵轴封寿命短、更换和维修困难以及泥浆泄漏损失等技术问题，设计了一种轴封不接触泥浆的新型砂泵。该泵采用新的结构形式，防止泥浆与轴封直接接触，从根本上解决轴封泄漏的问题。运用流体动力学软件CFX分析了气室内流场速度和压力分布，证明该结构的可行性。该新型砂泵能克服轴封泄漏带来的一系列问题，例如，避免泥浆泄漏损失，消除对环境的污染，节约钻井成本，提高钻井泵的效率和机械钻速。     

充气控压钻井气液两相流流型研究

充气控压钻井是在充气欠平衡钻井技术的基础上发展起来的、针对具有窄安全密度窗口地层的一种钻井新技术。本研究将多相流体流动简化为气液两相流动,建立了充气控压钻井循环系统的物理模型,系统地总结和对比了气液两相流流型转换准则、压降计算模型,通过大量的模拟实验,验证、修正了常规气液两相流流型判别准则和压降模型,得出适用于充气钻井的压降计算模型。通过流型敏感因素分析,得出气液比、地面回压、流道的几何形状是流型主要影响因素,该研究结果为充气控压钻井的压力控制提供了理论依据。