大位移水平井段岩屑运移实验研究

以相似系统理论建立了大位移水平井携岩实验装置,并根据颗粒雷诺数相似推导了实验装置与原型的参数相似关系,实验研究了环空返速、钻井液密度及有效黏度、岩屑密度及粒径大小、钻杆转速及偏心度、井斜角、机械钻速和井眼尺寸等10个参数与无因次岩屑床厚度的变化关系,在此基础上采用非线性回归方法建立了大位移水平井稳态无因次岩屑床厚度方程,并根据文献对模型进行了验证。模型对于确定大位移水平井井眼净化最小携岩排量和优化机械钻速具有参考意义。     

双通道钻杆反循环钻井方法在深水钻井中应用的可行性探讨

以陆地双通道钻杆反循环钻井技术为基础,结合深水钻井工艺特点,设计了深水双通道钻杆反循环钻井工艺流程及关键设备;计算分析了双通道钻杆反循环钻井方法应用于深水钻井中的优势,探讨了该方法应用于深水钻井所面临的技术难题,并提出了解决措施。这些研究成果对双通道钻杆反循环钻井方法应用于深水钻井具有借鉴意义。     

寄生管注气法井控模拟系统设计初探

井控模拟系统是为了进一步加强井控工作,围绕做好一次井控、“及早发现溢流、及时正确关井”,落实“井控培训要从理论培训、实际培训、模拟培训、仿真培训四位一体有机结合”的精神,使员工能够真实感受体验井喷实况,进一步提高实战能力,通过计算对比结果,采用寄生管的方法,达到实时模拟的目的。     

井筒四相流动理论在深水钻完井工程与测试领域的应用与展望

海洋深水油气钻完井过程中,井筒内流体流动是一个多组分、存在相变及流型转化的复杂四相流动过程。为了进一步揭示深水钻完井井筒多相流动规律,基于井筒四相流动理论,阐述了其在深水油气钻完井工程领域的应用进展;然后,针对该理论在深水钻完井某些特殊工况下存在的局限性,展望了井筒多相流动理论未来的发展趋势。研究结果表明:①深水钻完井井筒四相流动理论能够充分考虑深水井筒中的各种物理化学现象,可以实现对井筒瞬态温度、压力的精确刻画,进而为深水钻完井水力参数优化设计提供坚实的理论基础;②深水钻井井涌发生后,在泥线低温高压环境作用下,井筒内气相易生成天然气水合物(以下简称水合物)相变,从而改变井筒气体体积分数的分布特征;③在井底高温高压作用下,井筒酸性气气体存在着超临界相变,导致高含酸性气体的气侵具有"隐蔽性";④深水气井测试过程中,井筒四相流动理论能够准确刻画井筒内水合物沉积、堵塞全过程,为深水气井测试过程中水合物的防治提供理论依据;⑤深水钻井井筒多相流动理论今后的发展趋势,将涉及井筒与深水特殊地层耦合作用机制、深海水合物钻井井筒多相流动理论及支撑深水钻井新技术的井筒多相流动理论的研究。     

筛管压溃强度计算公式及适用性

针对筛管受地层中围压作用压溃失效缺乏通用计算分析模型的问题,利用ABAQUS软件建立了考虑初始椭圆度影响的平行布孔筛管有限元模型,研究外压作用下筛管的压溃行为。通过与文献中的实验结果对比表明,该有限元模型可准确地预测筛管的压溃强度。基于不同几何特征、材料特性以及布孔参数等筛管压溃强度数值模拟结果,建立了筛管压溃强度的简化计算公式。利用该计算公式,计算不同几何尺寸和材料属性的筛管压溃强度,与实验结果相比平均误差为7.0%。为了便于工程应用,分析了利用DNV,API等标准规范确定该公式中筛管对应的布孔前套管的静水压溃强度的可行性。结果表明,所建立的防砂筛管压溃强度计算公式可为实际工程中防砂筛管的强度预测与参数优化提供理论支持。     

井筒环雾流传热模型及其在深水气井水合物生成风险分析中的应用

该文采用Hewitt流型判别法,表明深水含水气井测试时井筒内多为环雾流,考虑了气核与液膜间速度及热力学性质差异,建立了环雾流传热模型,与南海某深水气井实测数据对比,模型预测误差在5%以内。计算表明,忽略含水影响的气体单相模型在含水量大于0.1%时,泥线以上井筒压力和温度预测误差均超过10%,应用该研究建立的环雾流模型则可以得到更准确的结果。含水会使泥线以上一定范围内井段井筒温度显著降低,压力损失增大。产气量较低时,含水量对水合物生成风险基本无影响;产气量较高时,含水量会使得水合物生成区域下界下移,水合物生成区域增大,并使过冷度增大,更容易诱导水合物生成,水合物生成风险增大,需要增加水合物抑制剂用量,并加深注入位置。产水会使无水合物生成所对应的临界产气量增大,需要调整水合物抑制剂用量和注入位置。     

产液气井泡沫排液起泡能力分析

起泡能力是决定产液气井泡沫排液效果的关键，但其评价依赖实验手段，缺少理论模型。针对现阶段缺乏起泡模型的环雾流及搅拌流，基于能量守恒原理，考虑界面张力对气体夹带的影响，以诱发气体夹带的液膜射流湍动能与夹带气泡的表面能增加速率相等为假设条件，建立了起泡模型，并通过实验数据进行了验证。基于起泡模型，给出了环雾流和搅拌流起泡所需界面张力的预测式，分析了不同流型的起泡能力。结果表明：在环雾流和搅拌流中，降低界面张力，韦伯数大于临界值时气体夹带发生，大气体质量流速确保充足的气体被夹带进入液膜，起泡能力强；段塞流中，降低界面张力，气体夹带速率增加，但受限于小气体质量流速，起泡能力弱；泡状流中，降低界面张力，促使气泡在泡状流顶部界面堆积形成泡沫，但小气体质量流速约束了气泡堆积速率，起泡能力弱。环雾流和搅拌流起泡能力强，适合泡沫排液，起泡所需界面张力可通过笔者建立的预测模型进行计算。     

Numerical simulation of cementing displacement interface stability of extended reach wells

The well cementing is important during the extended reach well drilling and the completion, whereas the displacement efficiency and the interface stability are important to guarantee the success of the cementing. In this paper, the interface stability of the cement slurry is simulated using the computational fluid dynamics software. The calculation results indicate that during the displacement, the length of the displacement interface increases with the increase of the deviation angle. The larger the eccentricity, the more significant the velocity difference, along with a longer displacement interface length, a less stable interface, and a lower displacement efficiency. Therefore, to guarantee the cementing quality and maintain a high displacement efficiency, the eccentricity should be controlled within 0.5. Application of a casing centralizer will dramatically improve the interface stability, decrease the dilution zone length of the interface and thus, is beneficial to the slurry cementing and displacement. The simulations are verified with an average absolute deviation less than 3.76% and the 45? helix angle of the rigid centralizer is recommended. Combining the data of an extended reach well on-site, methods are proposed for improving the displacement efficiency and the interface stability during the well cementing and displacement with complex boreholes. These numerical methods can be used to provide some theoretical guidance for designing the cementing of an extended reach well.     

欠平衡钻井中的几个非稳定过程分析

着重对欠平衡钻井作业中存在的几个不稳定流动过程进行了理论分析，给出了非稳态流动的控制方程及其边界条件和初始条件，为后续的气侵及关停井不稳定过程中井底流压的变化规律研究奠定了基础。     

非常规油气开发对压裂设备和材料发展的影响

非常规油气开发是国内外目前的热点研究领域,压裂能力和压裂液成为制约增产改造效果的瓶颈。为此,依据中国储层特性、地面条件、开发现状等情况,并以大量的实际生产和统计数据为基础,对中国目前非常规油气的开发模式、设备条件、材料要求、成本构成等进行了深入的论述。结论认为：①国内现有的压裂设备和材料等硬件条件可满足当前非常规油气开发的需求,但存在着开发模式中完井环节的关键技术空白、施工作业成本难以控制的问题;②压裂液将朝高效环保、储层低伤害、低含水量或无水、成本可控以及体系类型多样化的方向发展;③根据中国非常规天然气开发规划的年产量,预测了压裂设备的需求和技术服务市场规模。最后强调,以滑溜水为代表的低成本压裂液和以超临界CO₂为代表的无水压裂液是2个最重要的发展方向,而支撑剂将朝小粒径、低密度、高强度方向发展,同时,在原材料和加工工艺上也有待突破创新。