应急封井装置对接方法数值模拟研究

为了研究应急封井装置在垂直对接和水平对接时流场及受力变化规律进而对两种对接方式的对接失效风险进行评价,采用数值模拟的方法对不同喷速下应急封井装置应用垂直对接和水平对接两种对接方式时的对接过程进行模拟研究。研究结果表明：垂直对接时引流通孔对喷流汇聚和吸引作用明显,使得应急封井装置受力面积呈倒圆锥式逐渐减小,下放高度由3.0 m下降至1.0 m时迎流面受力下降60.23%,当井喷速度增加至250 m/s时迎流面受力下降较为明显,前后受力下降了66.15%;水平对接时由于是侧向进入喷流区封井装置单侧受力明显,喷流流场将出现分叉、偏转使得封井装置受力变化规律总体呈现抛物线状,前期逐渐增大,后期逐渐减小。由此得出结论：垂直对接时封井装置受力均匀,对接风险总体较小;水平对接时单侧受力明显,对接失效风险较大。     

海上钻井平台井喷液柱高度的图像识别测量方法

油气井钻井作业井喷事故一旦发生,在抢险人员不能直接靠近井口读取井口压力参数的情况下,制订压井抢险方案的关键是准确测量和判定井喷液柱的高度。为此,基于OpenCV计算机视觉库的图像处理技术建立了井喷液柱高度的测量方法,包括:①在救援船上使用CCD相机对井喷液柱拍摄进行连续瞬态成像,每次对井喷液柱进行拍摄时应分别旋转120°拍摄3张照片;②对图像经过直方图均衡化、高频强调滤波预处理,再经过改进的Otsu算法进行二值化处理,分割出井喷液柱的轮廓;③利用数学形态学运算处理二值图像中的边界点与孔洞,采用参照物法计算出井喷液柱的实际高度。室内模拟实验的结果表明:①该方法对井喷液柱识别的准确率较高,误差约为6%,能够较为精确地获取井喷液柱高度;②实验过程中,处理一幅图像平均耗时0.86 s,可以满足事故发生后对井喷液柱的实时识别与测量要求。结论认为,该方法应用于对井喷液柱高度的测量是可行的,利用其对井喷图像进行程序化处理,可以在海上钻井平台井喷失控后实时连续测量井喷液柱高度,第一时间获取与井喷相关的关键参数,为压井抢险方案的制订提供依据。     

深水钻井气体沿井筒上升的膨胀规律

深水钻井井筒温度场与陆地钻井井筒温度场不同,而气体沿井筒上升的膨胀规律与温度密切相关,为了更好地进行深水钻井井控,需要求出深水钻井井筒温度场,并在此基础上分析深水钻井过程中气体沿井筒上升的膨胀规律。根据能量守恒定律和真实气体状态方程建立了深水钻井井筒温度场和气体膨胀计算模型,并利用所建立的模型分析了深水钻井时气体沿井筒上升的膨胀规律:气侵发生在井底时,循环期间的气体膨胀明显大于非循环期间的气体膨胀,井深越深两种工况的差别越明显;无论是循环期间还是非循环期间,钻井液密度越小,气体膨胀越明显;气侵发生在隔水管底部时,非循环期间的气体膨胀大于循环期间的气体膨胀,与气侵发生在井底情况相反;气侵速度一定,溢流到达某井深时,非循环期间的溢流体积比循环期间的大。     

我国海洋控压钻井技术适应性分析北大核心CSCD

控压钻井技术是解决窄安全密度窗口地层钻井难题的有效手段,我国海洋钻井中尚处于探索阶段,需对不同控压钻井技术的适应性进行分析。以井底恒压控压钻井和控制泥浆液面(CML)双梯度钻井为研究对象,考虑温度对钻井液物性参数影响,分别建立了2种控压钻井方式井筒压力预测模型,分析了不同控压钻井方式控制参数对井筒压力分布的影响。研究结果表明:相对于井底恒压控压钻井,CML双梯度钻井的循环当量密度调节范围较宽;CML双梯度钻井既能够有效简化井身结构,又具有一定的井下复杂情况处理能力,在技术层面上CML双梯度钻井优于井底恒压控压钻井。本文研究结果可为我国海洋控压钻井技术应用提供参考。     

恒进气量欠平衡钻井方式气侵特征及井口压力控制研究

欠平衡钻井打开储层后,随着打开储层的厚度不断增加,储层进入井筒中的气体不断增加,引起井口含气率剧烈变化,从而造成井底压力的失控。计算了欠平衡钻井期间不同井深含气率的变化,分析了不同进气量和井口回压对井筒含气率的影响;在考虑井口回压对井底压力增加值影响的情况下,得到欠平衡钻井打开储层期间恒进气量时井口回压的计算方法。结果表明:井筒中的气体在井口处急剧膨胀,井口回压对井口段气体含气率影响很大,对500 m以下井段含气率影响很小;在恒定进气量下,打开储层厚度越大,井口回压越大,井筒恒进气量越小,需施加的井口回压越大。     

高精度全压力全温度范围天然气偏差系数解析计算模型

天然气偏差系数是气藏储量计算和气藏动态分析中必不可少的基本参数。针对目前工程上利用的计算天然气偏差系数单个计算模型适用的压力范围很小、需要迭代才能计算、精度偏低情况,建立了一种高精度、全压力、全温度范围天然气偏差系数解析计算模型——LXF-RMP模型。该模型适合压力范围0~140 MPa,较其他计算模型计算方便,利于手工或计算机编程计算。相对误差大多在1%以下,由此分析得出,LXF-RMP模型在全压力、全温度范围的精度很高。     

基于OLGA的深水钻井置换法压井模拟

作为一种非常规压井方式,置换法被广泛用于空井、钻具不在井底、水眼堵塞、钻具刺漏等情况下的压井作业.针对目前多采用简化的公式计算、缺乏多相流动模型应用的问题,本文利用一维瞬态多相流模拟软件OLGA,建立了深水钻井置换法压井"注液—等待—放气"过程的模拟方法.该方法解决了钻井数据复杂难以输入和置换法工艺复杂难以模拟的问题,...     

井场硫化氢传感器优选及安装位置研究

针对三高气田钻完井过程中硫化氢气体泄漏扩散和传感器检测问题,采用计算流体力学方法对井场泄漏的硫化氢气体在小范围内的分布进行模拟和分析,对气流与传感器入口夹角和气流速度对传感器输出值进行实验分析,从而优选传感器安装位置和安装方法。结果表明：在有风情况下,硫化氢气体在泄漏口小范围内主要分布在泄漏口下方向位置;根据硫化氢气体在气体中的扩散规律和不同检测点的检测环境,得出不同检测点传感器类型和安装高度。     

动态置换法压井参数计算

通过研究气液两相泛流现象,提出了一种压井液注入和气体排出同时进行的动态置换法。通过理论分析得出,动态置换法压井过程中应满足井底压力恒定,气体排出过程应满足物质守恒,压井液全部下落到井底应满足泛流条件,从而建立了动态置换法压井参数计算模型。模型计算得到的气液注入速度比和最大压井液注入速度与Ramtahal实验数据比较接近,可应用到现场动态置换法的压井参数计算。通过对比动、静态置换法压井曲线,得出动态置换法在压井排量比较低情况下,压井时间比静态置换法短,井口压力比较低,从井控设备安全及井控工艺角度来说,动态置换法优于静态置换法。给出了动态置换法压井施工工序,对现场的压井施工有一定的指导意义。     

深水钻井隔水管增压管线对井筒温度的影响

深水钻井中,井筒和地层温度分布对流体性质和压力控制具有重要的影响,为了研究其影响情况,考虑了深水钻井过程中增压管线流体进入井筒引起的变质量流动,基于质量和能量守恒原理,建立了井筒和地层不同区域的瞬态传热数学模型,并分析了增压管线排量和入口温度对井筒温度场的影响规律。研究结果表明:增压管线排量和入口温度仅对海水段的环空温度影响较大,且随着排量和入口温度的升高,海水段环空温度随之增加;随着距井口距离的减小,增压管线排量对环空温度的影响逐渐增大,而入口温度对环空温度的影响逐渐减小;由于钻柱和环空内流体流动方向相反,增压管线排量和入口温度对整个钻柱内流体温度的影响较大,且随着排量和入口温度的升高,钻柱内流体温度随之升高。研究结果可为深水钻井过程中井筒温度场的预测提供理论参考。