Prediction of natural gas hydrate formation region in wellbore during deep water gas well testing

Wellbore temperature field equations are established with considerations of the enthalpy changes of the natural gas during the deep-water gas well testing. A prediction method for the natural gas hydrate formation region during the deep-water gas well testing is proposed, which combines the wellbore temperature field equations, the phase equilibrium conditions of the natural gas hydrate formation and the calculation methods for the pressure field. Through the sensitivity analysis of the parameters that affect the hydrate formation region, it can be concluded that during the deep-water gas well testing, with the reduction of the gas production rate and the decrease of the geothermal gradient, along with the increase of the depth of water, the hydrate formation region in the wellbore enlarges, the hydrate formation regions differ with different component contents of natural gases, as compared with the pure methane gas, with the increase of ethane and propane, the hydrate formation region expands, the admixture of inhibitors, the type and the concentrations of which can be optimized through the method proposed in the paper, will reduce the hydrate formation region, the throttling effect will lead to the abrupt changes of temperature and pressure, which results in a variation of the hydrate formation region, if the throttling occurs in the shallow part of the wellbore, the temperature will drop too much, which enlarges the hydrate formation region, otherwise, if the throttling occurs in the deep part of the wellbore, the hydrate formation region will be reduced due to the decrease of the pressure.     

环空水泥浆顶替界面稳定性数值模拟研究

借助计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.0,利用流体体积法(VOF)对环空内水泥浆顶替进行了数值模拟,模拟环空井筒长为10m,外径为0.112m,内径为0.089m。在不同流态、不同流动雷诺数和不同环空无量纲偏心度的条件下进行了计算,得到了顶替速度及偏心度对顶替效率以及界面稳定性的影响规律。与实验数据对比表明,数值模拟得到的结果与实验结果相吻合。模拟结果表明,降低套管偏心度及进行湍流顶替或低速下的层流顶替有助于界面稳定和提高顶替效率。     

交联聚合物技术在胜利油田的应用

交联聚合物技术是一项调驱结合、能大幅度提高原油采收率的工艺技术,与聚合物驱相比不仅大幅度提高了溶液粘度、阻力系数和残余阻力系数,同时也能改善油藏的非均质状况。该技术既可用于交联聚合物驱油,也可用于注聚区低压井添加交联剂改善聚合物驱效果,另外,增大溶液浓度和强度可用于交联聚合物深部堵水调剖。孤岛油田渤19断块交联聚合物驱试验和胜利油区注聚低压井添加交联剂矿场试验结果表明:与聚合物驱相比,交联聚合物在油藏中更容易吸附和滞留,可抑制聚合物窜流,改善油藏的非均质性,提高原油采收率。     

水泥浆流变性分析及其环空流动的数值模拟

偏心环空流动的均匀性在固井工程中有重要影响。通过实验对三种不同配方的水泥浆进行流变性分析,得到适合水泥浆的最佳流变模式是赫切尔一巴尔克莱(H-B)模式。应用Fluent软件对外径0.24 m(9 1/2”),内径0.18 m(7”)的环空井筒内水泥浆流动进行了数值模拟,得到了偏心度、流速以及流体的流变参数对流动不均匀度的影响规律。模拟结果表明,偏心是引起环空流动不均匀的主要原因。随着偏心度的增加,流动均匀性降低;另外,提高流动速率以及降低流体的屈服应力、稠度系数和流性指数有利于环空流动的均匀性。     

深水气井测试管柱内天然气水合物堵塞特征与防治新方法

目前对于深水气井测试过程中井筒管柱内天然气水合物(以下简称水合物)堵塞的形成机制尚不清楚,因而存在着过度使用水合物抑制剂以及抑制剂利用效率较低等问题。为此,针对多相流,在水合物生成动力学、水合物颗粒运移沉积动力学等方面开展了研究:构建形成水合物堵塞的定量预测模型,预测水合物在管柱内何时何处形成堵塞并评估堵塞严重程度,确定易发生堵塞的高风险区。进而提出了基于拓展安全作业时间窗口的水合物堵塞防治新方法——依据安全作业时间窗口优选抑制剂浓度、优化抑制剂注入速率。研究结果表明:(1)井筒内所生成的水合物在管柱内壁上沉积附着,形成不断增厚的水合物层,造成管径变小,液膜处生成的水合物在管壁上沉积是造成管柱堵塞的主要原因;(2)随着水深增大或产气量降低,不发生水合物堵塞的安全作业时间窗口变窄,形成堵塞所需时间变短;(3)注入水合物抑制剂可以延缓堵塞的发生,拓宽安全作业时间窗口;(4)水合物防治新方法可显著降低所需水合物抑制剂用量和注入速率(在算例条件下可降低50%)。结论认为,新方法有效克服了传统方法过度使用水合物抑制剂的不足,可为深水气井测试中水合物的防治提供指导。     

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。     

深水井涌压井方法及其适应性分析

深水井涌的处理与陆上相比存在3个难点:一是钻遇浅层流时还没有安装井口;二是节流管线细长且摩阻较大;三是安全密度窗口很窄。为此,在介绍司钻法、工程师法、动力压井法和附加流速法等压井方法的基础上,分析了其特点与主要流程及其对于深水井涌的适用性;并在此基础上,模拟了浅层气井涌和安全密度窗口较小情况下深水钻井井涌的压井工况。模拟结果表明:钻遇浅层流在没有安装井口情况下,可采用动力压井法实施压井作业;在处理窄安全密度窗口的深水井涌时,采用工程师法压井更合适,在模拟井工况下,采用工程师法套管鞋处的最大压力比采用司钻法低0.28 MPa;如果安全密度窗口太窄,则要采用附加流速法压井,在模拟工况下,采用附加流速法套管鞋处的最大压力可比常规压井方法降低0.94 MPa,但采用附加流速法对井口设备要求较高,并需要对施工参数进行优化。      

南海深水钻井完井主要挑战与对策

近年来,我国深水油气资源的勘探开发不断取得突破,"海洋石油981"半潜式钻井平台的建成更是将我国深水钻井装备提升到了世界先进水平行列,但是,与国外先进水平相比,我国深水钻井完井还存在缺乏作业经验、工艺及技术水平较低、基础理论研究薄弱等问题。在介绍我国南海深水钻井完井技术研究现状的基础上,分析了南海深水钻井完井面临的技术难点,针对我国南海特殊海洋环境、特殊地质条件及离岸距离远给钻井完井带来的特殊挑战,以安全高效钻井完井为聚焦点,给出了需要进一步攻关的一系列关键技术,并提出了发展建议,以期为我国深水钻井完井技术及理论的发展提供借鉴,最终实现我国南海深水油气资源的高效安全开发。      

深水气井天然气水合物生成、沉积特性与防治方法

井筒中天然气水合物生成和沉积形成的流动障碍是影响深水气井安全高效开发的重要因素。在深水气井不同工况下多相流动特性研究的基础上,考虑不同工况下的水合物生成和沉积特点及影响因素,建立了不同工况下的水合物流动障碍预测模型,揭示了不同工况下的水合物流动障碍形成机制,探讨了不同工况下的水合物流动障碍风险及防治方法。研究结果表明:初开井、测试、关井和冷启动工况下井筒中均存在水合物生成区域,但初开井和短时间关井工况下井筒中发生水合物流动障碍的风险较小,而测试和冷启动工况下井筒中可能会发生水合物流动障碍。上述工况下井筒中的水合物沉积层生长均是非均匀分布的,水合物沉积层厚度最大的位置是发生水合物流动障碍最危险的部位。针对深水气井不同工况的具体特点,提出了不同工况下的水合物流动障碍防治措施,并探讨了一些其他可能适用于深水气井的水合物防治方法。     

高陡构造易漏地层钻前裂缝定量描述方法

高陡构造地质条件复杂且裂缝发育,钻井过程中容易发生漏失,因此,需要对高陡构造地层进行钻前裂缝定量描述,以便有效预测漏失层位,制定准确的防漏堵漏措施。文中提出了一种能够定量描述高陡构造易漏地层构造裂缝的新方法。该方法从整体地质构造入手,结合区域构造宏观地质力学特征与微观岩石力学机理,基于所建立的区域地质构造模型,确定地质构造的整体力学性能、加载历史和过程、力学边界条件及岩石力学参数,计算地质模型各单元的地应力分布;基于断裂及损伤力学理论,判断裂缝发育区及裂缝,获取其构造裂缝的分布规律,得出构造裂缝的开度、孔隙度、渗透率及线密度等参数,从而为钻前漏失定量预测及堵漏材料类型及尺寸选择提供理论依据。