海水绕流作用下表层套管偏移量预测方法研究

自升式钻井平台探井作业表层套管下入过程中,套管在海水绕流作用下会发生挠曲,因此需要移动悬臂梁和井架来使套管重入井眼.为克服悬臂梁和井架移动作业的盲目性,研究建立了表层套管偏移量预测模型.算例分析表明,套管偏移量会随海水流速、套管入水深度、顶驱到海面距离的增大而增大,且海水流速的影响最大;忽略套管重力作用将导致套管底部偏...     

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。      

莺歌海盆地高温高压水平气井井控影响因素

水平井是提高莺歌海盆地区域气井产能的重要手段,该区域的高温高压特点严重制约着钻井井控安全。结合水平井渗流理论和多相流理论,建立了高温高压水平井井控压井模型,以莺歌海盆地的一口井为例,模拟分析了高温高压水平井井控的特点。模拟分析结果表明:水平段长度越长,渗透率越大,溢流量越大;水平井具有更大的井涌允量和更长的关井时间; 钻井液密度在该区域高温高压环境下会减小;相同溢流条件下,高温井的井底压力降低更明显;如果使用油基钻井液,溢出气体会溶解到钻井液中,随着向上运移,气体不断析出并且膨胀,导致泥浆池增量在压井后期突然增大。高温高压水平井的井控分析为莺歌海盆地的高效安全开发提供了技术支持。     

基于立压套压的气侵速度及气侵高度判断方法

为防止钻井井喷失控,针对钻井气侵情况,从井涌及压井过程中井筒溢流特性出发,建立了气液两相流气侵计算模型,给出了不同时期的初边值条件,采用有限差分法求解。模拟结果表明,钻进期间立管压力与气侵速度和气侵高度呈一一对应关系,常规压井期间套管压力与气侵速度和气侵高度呈一一对应关系。基于以上原理提出了钻进期间立管压力法和压井期间套管压力法,利用相关系数判断钻进及压井期间不同时刻的气侵速度及气侵高度。并开发了计算机自动判断气侵速度及运移高度系统,为气侵参数的判断提供了理论依据。TE21 文献标识码: A     

新型深水钻井井喷失控海底抢险装置概念设计及方案研究

针对目前深水钻井井喷失控抢险方法及装置极其缺乏,井喷失控后带来重大经济损失和环境污染等问题,通过对深水钻井井喷失控抢险过程中的固体力学和流体力学特征分析,提出了一种新型深水钻井井喷失控海底抢险装置概念设计,并以墨西哥湾"深水地平线"钻井平台爆炸井喷事故为例,验证了所设计的深水钻井井喷失控海底抢险装置的科学性和可行性,在此基础上制定了多种抢险方案。本文成果对深水钻井井喷抢险装置的研发及抢险方案的制定有一定参考价值。     

海上钻井井控期间液气分离器处理能力研究

钻井液气分离器是钻井过程中重要的井控设备,如果使用不当导致可燃气体到达平台,将威胁人员及设备的安全。针对目前钻井井喷期间井喷最大流量主要靠经验来估算,钻井所用分离器主要借鉴油气生产分离器的相关标准等问题,根据多相流理论,给出了钻井井控期间气体和液体的最大流量估算方法;通过对液气分离器的结构和工作原理的研究,考虑分离器的内径和高度、连接管线的尺寸、液封段的高度、钻井液性能、分离器内部气液流速以及分离器的冲蚀,得到钻井井控期间分离器失效的关键因素,指出分离器的失效存在4种形式:钻井液被气体携带排出,气体从排液管排出,钻井液从排气管排出和分离器冲蚀等,结合井喷条件给出了多因素融合的分离器评估方法,以案例的形式给出了老旧分离器改造的措施,保证钻井井控期间分离器的合理安全的使用。     

硬顶法井控技术研究

对于含硫油气井及钻头不在井底等情况下发生的溢流,不能采用常规压井方法压井,需采用硬顶压井法重新建立井内压力平衡,而建立硬顶法压井参数计算模型及分析硬顶法压井过程中井口套压的变化规律,有助于硬顶法压井成功实施。在分析适用硬顶法压井适应性的基础上,建立了硬顶法压井参数计算模型和井口套压计算方法,分析了井筒内气体体积和压井液排量对井口最大套压的影响。结果表明:储层渗透率大于30 mD、裸眼段长度较短和井口承压能力较高的情况适合使用硬顶法;井筒内气体含量越高,硬顶过程中井口套压越高;压井过程中压井液的排量越大,井筒内的摩阻越大,且气液两相进入储层所需要的压力越大。分析计算结果可为现场实施硬顶法压井提供理论支持。      

计算机优化压井开环控制软件系统研究及应用

由于钻井总体技术水平的制约,及缺少先进的井控装置,油田现场主要依靠技术人员的经验判断进行节流调节。但是,这样的操作具有很大的差异性,且存在一定的主观性和盲目性,极易造成地层被压漏或发生溢流,导致井下压力系统复杂化,贻误安全压井时机,并可能酿成事故。基于气液两相流理论,建立了压力实时监测模板,并利用各项技术形成了计算机优化压井开环控制系统。阐述了该系统的工作原理,详细介绍了溢流压井中防地层破裂监测模板、防套管鞋处压裂监测模板、防节流相关装备损坏模板、防泵入相关装备损坏模板等的软件功能设计与实现。该系统在中国石油CPOE3平台进行了模拟开环控制试验,结果表明,该系统计算分析能力强、安全可靠,在压井过程中反应及时、命令果断、执行准确,取得了预期效果。      

控压钻井环空多相流控压响应时间研究

准确了解回压改变过程中的响应时间对控压钻井的实施意义重大。以回压改变过程中的响应时间为研究对象,在刚性理论的基础上充分考虑井筒多相流动下气体流动参数沿井筒变化的实际情况,建立了回压响应时间的数学模型,分析了环空间隙、排量及套压对响应时间的影响。分析结果表明:考虑井筒气体流动参数变化后,回压响应时间明显延长;在大气侵量情况下,可适当增加井口回压,一者补偿了由于气侵造成的井底压力下降,二者井口回压的增加可以降低环空气体体积分数,缩短回压响应时间。所得结论有助于安全、高效地实现控压钻井技术。