空心球多梯度控压钻井井筒压力控制方法
A control method of wellbore pressure during multi-gradient managed pressure drilling based on hollow glass sphere作者机构：中国石化石油机械股份有限公司 中国石油大学（北京） 中国石油大学（克拉玛依） 中国石油华北油田公司第三采油厂 北京工业大学
出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)
年 卷 期：2022年第42卷第11期
页 面：98-105页
核心收录：
学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程]
基 金：国家自然科学基金项目“深水油气钻采井筒压力控制基础研究”（编号：51734010） 国家自然科学基金青年科学基金项目“深井复杂地层智能井控井筒压力预测模型与优化控制方法”（编号：52104012） 中国博士后科学基金项目“深井复杂地层智能井控实时决策与自适应协同控制方法”（编号:2021M693494） 新疆维吾尔自治区高校科研计划重点项目“智能井控井筒压力模型与控制方法”（编号：XJEDU20211028）
主 题：多梯度钻井 空心球 分离器 两相流 井筒压力控制 变异系数 窄密度窗口 参数优化
摘 要：深水钻井过程中，受海水和海底地质条件影响，井筒压力控制难度大，井下复杂情况频发。针对窄密度窗口的深水钻井井筒压力控制难度大的问题，近年来提出了多梯度控压钻井新方法，但多梯度钻井气侵条件下多梯度控制参数对井筒压力的影响规律的研究却较少。为此，首先考虑井筒与地层之间的能量交换、气液相间传质以及空心球对流体物性参数的综合影响，建立了深水多梯度钻井瞬态气液两相流模型；其次，通过隐式差分方法对模型进行迭代求解，分析了多梯度参数对井底压力和截面含气率的影响规律；最后利用变异系数加权法原理对多梯度控制参数进行了优化设计，提出了不同控制目标时的最优控制方法。研究结果表明：(1)与井底恒压控压钻井相比，通过调节多梯度控制参数可以获得更快的井底压力响应速率；(2)以最快井底压力的响应速率作为控制目标时，调节空心球体积分数所产生的控制效果最好；(3)以最小井口截面含气率作为控制目标时，调节分离器位置所产生的控制效果最好。结论认为，该方法不仅为气侵条件下的控压钻井工艺技术的优化设计提供了参考，而且还对窄压力窗口条件下，尤其是海洋深水的安全钻井提供了理论指导和技术支撑，方法的推广应用有助于深海油气的高效开发。
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