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深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型研究

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石油钻探技术 2023年第5期51卷 96-105页

作者：张文平许争鸣吕泽昊赵雯中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石油油气和新能源分公司北京100007 中国石油青海油田分公司采气二厂青海茫崖816499

井底压力的准确预测和有效控制是深层页岩欠平衡钻井作业的关键,但岩屑及环空流体与周围环境之间的对流换热对传统井底压力计算模型精度的影响较大。为此,建立了瞬态非等温井筒气液固三相流动模型,根据连续性方程和动量守恒方程,计算了... 详细信息

井底压力的准确预测和有效控制是深层页岩欠平衡钻井作业的关键,但岩屑及环空流体与周围环境之间的对流换热对传统井底压力计算模型精度的影响较大。为此,建立了瞬态非等温井筒气液固三相流动模型,根据连续性方程和动量守恒方程,计算了流体速度、相体积分数和压力,并求解了不同径向层的能量守恒方程,得到了整个井筒-地层系统的温度分布,并采用迭代法,耦合求解了深度和径向方向上的温度、压力和流体性质;模型计算结果与欠平衡钻井作业的现场数据之间误差小于5.0%,验证了该模型的准确性与可靠性。基于所建立的模型,对比分析了考虑和不考虑岩屑存在及对流换热效应时预测的压力和温度差异,分析了欠平衡压差、机械钻速、地温梯度等因素对井筒压力和温度分布的影响规律。深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型为控压钻井、欠平衡钻井在深层页岩油气中的高效应用提供了理论支撑。

关键词：深层页岩欠平衡钻井气液固三相流流动传热瞬态模型

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欠平衡钻井环空岩屑对井底负压的影响

石油学报 2005年第6期26卷 96-98,103页

作者：刘永贵周英操王广新翟洪军王洪英邵天波大庆石油管理局钻探集团钻井工程技术研究院黑龙江大庆163413 大庆输油气公司黑龙江大庆163852

对井下压力实测数据进行了分析,建立了环空岩屑影响井底压力增量的计算方法并编制计算软件,分析结果表明,环空岩屑对井底负压的影响很大.在4000～5000m的深井中,机械钻速高达10m/h时,环空岩屑引起的井底压力增量高达3～4MPa,甚至更高.因... 详细信息

对井下压力实测数据进行了分析,建立了环空岩屑影响井底压力增量的计算方法并编制计算软件,分析结果表明,环空岩屑对井底负压的影响很大.在4000～5000m的深井中,机械钻速高达10m/h时,环空岩屑引起的井底压力增量高达3～4MPa,甚至更高.因此,在深井井底负压值设计范围较小(0～2.5MPa)时进行井底负压控制,应该充分考虑环空岩屑对井底负压值的影响,针对不同情况采用不同的控制方法.该方法应用于大庆油田欠平衡设计计算和实钻,精确控制了井底负压,提高了大庆油田欠平衡钻井井底负压控制水平.

关键词：深井欠平衡钻井环空岩屑井底压力负压控制影响因素

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欠平衡钻井多相流动理论与计算分析

石油勘探与开发 2006年第6期33卷 749-753页

作者：龙芝辉汪志明范军中国石油大学(北京) 重庆科技学院

把欠平衡钻井循环流动分为钻柱内向下流动和环空向上流动,按气、液两相流动问题研究该混合体系流动过程,建立新的理论模型。采用时间有限差分离散,空间有限体积离散的方法求问题的数值解。选取中国欠平衡钻井的常见井眼尺寸和常用的注... 详细信息

把欠平衡钻井循环流动分为钻柱内向下流动和环空向上流动,按气、液两相流动问题研究该混合体系流动过程,建立新的理论模型。采用时间有限差分离散,空间有限体积离散的方法求问题的数值解。选取中国欠平衡钻井的常见井眼尺寸和常用的注入气、液速度范围,进行数值计算,分析得出,流动过程的流动型式主要为泡状流和段塞流,环空接近地面的井段有时为搅动流。举例分析在环空和钻柱内的稳定流动过程中,随井深增加,压力、含气率、多相流体密度等的变化规律;在环空流动过程中,随井深增加,斜井段与相应垂直井段的压力值不同。分析了在关小出口节流阀开度的不稳定流动过程中,环空流动压力值沿井深增加的变化过程;用实际井欠平衡钻进的随钻环空压力测量数据与本文理论模型及求解方法计算所得结果比较表明:计算结果能很好地反映钻进过程中环空压力的变化规律。图6表2参12

关键词：欠平衡钻井多相流动理论模型数值求解实例分析

欠平衡钻井井壁失稳和储层损害的最大负压差确定研究

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天然气工业 2005年第5期25卷 53-55页

作者：杨虎鄢捷年石油大学石油天然气工程学院.北京

确定合理的井底负压差值对于欠平衡钻井至关重要。如果负压值过大,地面设备控制和处理困难,并可能导致地层坍塌、出砂,造成地层渗透率严重下降。因此,如何准确确定井壁失稳和储层损害的最大负压差,关系到欠平衡钻井工程的成败。文章根... 详细信息

确定合理的井底负压差值对于欠平衡钻井至关重要。如果负压值过大,地面设备控制和处理困难,并可能导致地层坍塌、出砂,造成地层渗透率严重下降。因此,如何准确确定井壁失稳和储层损害的最大负压差,关系到欠平衡钻井工程的成败。文章根据岩石力学和渗流力学理论对井壁失稳的力学机理进行了分析,并基于摩尔—库仑准则建立了欠平衡钻井井壁失稳极限压差的数学模型。同时,针对欠平衡钻井储层伤害的问题,着重分析了储层应力损害的机理,首次提出并引入了井壁岩石破坏比的概念,通过大量岩心实验,得出井壁岩石渗透率与其所受应力之间的数学回归关系式和相应的极限压差数学模型。并结合新疆呼图壁气田呼3 井和石南4003 井2口井现场数据和相应地层层位的岩心力学实验数据,进行了实例计算模拟,此2 口井的钻井实践证实了文章中欠平衡钻井井壁失稳和储层损害的最大负压差确定的理论方法和数学模型的正确性,表明该数学模型对欠平衡钻井设计具有重要的实用意义。

关键词：欠平衡钻井井壁失稳储层损害负压差数学模型地层渗透率岩石渗透率呼图壁气田设备控制钻井工程力学机理力学理论岩石力学库仑准则储层伤害岩石破坏岩心实验数学回归实验数据地层层位现场数据计算模拟

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欠平衡钻井正气举过程井筒瞬态流动数值模拟

石油学报 2014年第1期35卷 166-171页

作者：魏纳孟英峰李皋李永杰徐朝阳李红涛西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

正举法气举作业的实施效果直接决定着欠平衡钻完井施工的成败,特别是气举过程中的井下压力动态演变,关系到整个作业过程中的井控安全。正举法气举作业的实质是在井下停止循环的初始条件下氮气连续气举作业,井下流体由静止状态到气体穿... 详细信息

正举法气举作业的实施效果直接决定着欠平衡钻完井施工的成败,特别是气举过程中的井下压力动态演变,关系到整个作业过程中的井控安全。正举法气举作业的实质是在井下停止循环的初始条件下氮气连续气举作业,井下流体由静止状态到气体穿越液体滑脱至井口的不同于常规稳态流动的瞬态气液两相流动。针对这一特殊流动研究,完成了停止循环开井条件下气举时井下瞬态气液两相流动特征参数变化数值模拟计算方法和数学求解模型的建立,通过实际井数值计算连续气举时井下瞬态气液两相流特征参数变化得出规律性认识,如氮气沿井眼滑脱上升运动速度逐步加大、顶出钻井液随时间的增多、井底流压瞬时波动在初始阶段最大等。研究成果丰富了欠平衡氮气钻完井施工正举法气举作业的井筒流动模型体系和压力控制方案,增强了该特殊流动规律的认识,为井控安全提供了理论保障。

关键词：欠平衡钻井停止循环气举瞬态流动数值模拟

欠平衡钻井井底负压差的确定因素与控制方法研究

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天然气工业 2001年第4期21卷 60-62页

作者：杨虎新疆石油管理局钻井工艺研究院

欠平衡钻井作为一项为油气田勘探开发服务的新技术 ,在国内外已迅速发展。然而 ,国内在井底负压差设计理论与控制工艺方面的研究较少。文章讨论了欠平衡钻井井底负压差的确定因素和合理钻井液密度的计算方法。同时 ,着重论述了几种切实... 详细信息

欠平衡钻井作为一项为油气田勘探开发服务的新技术 ,在国内外已迅速发展。然而 ,国内在井底负压差设计理论与控制工艺方面的研究较少。文章讨论了欠平衡钻井井底负压差的确定因素和合理钻井液密度的计算方法。同时 ,着重论述了几种切实可行的井底负压差控制方法。文章所提出的有关理论模型和方法经过多口井的现场应用具有很高的参考价值 ,为今后的欠平衡钻井实践提供了借鉴。

关键词：欠平衡钻井负压差控制钻井液

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欠平衡钻井环空多相流井底压力计算模型

石油学报 2005年第2期26卷 96-99页

作者：周英操高德利刘永贵中国石油大学北京102249 大庆石油管理局钻探集团钻井工程技术研究院黑龙江大庆163413

随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程... 详细信息

随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程气侵时的两相流模型基础上,建立了直井环空多相流井底压力流动型态新的计算模型。该模型充分考虑了岩屑固相和多相加速度压降的影响,精度较高,利用深层欠平衡钻井实测数据,计算表明误差小于3%,为欠平衡设计计算与精确控制井底负压值提供了理论依据。

关键词：直井欠平衡钻井环空多相流井底压力计算模型

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欠平衡钻井井底岩石的应力状态

石油学报 2011年第2期32卷 329-334页

作者：李士斌窦同伟董德仁张海军王敏刘天恩东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油大港油田公司钻采工艺研究院天津300280

欠平衡钻井较常规钻井钻速高,这与其井底待破碎岩石所处的应力状态有着密不可分的关系,而井底岩石的应力状态受地层孔隙压力和温度的共同影响。基于流-固-热三场全耦合基本理论,根据欠平衡钻井中井底待破碎岩石所处的实际状态,对耦合控... 详细信息

欠平衡钻井较常规钻井钻速高,这与其井底待破碎岩石所处的应力状态有着密不可分的关系,而井底岩石的应力状态受地层孔隙压力和温度的共同影响。基于流-固-热三场全耦合基本理论,根据欠平衡钻井中井底待破碎岩石所处的实际状态,对耦合控制方程加以简化,结合与井底岩石应力状态分析相适应的边界条件,利用有限单元法研究了欠平衡钻井过程中地层孔隙压力和地层温度对井底岩石应力状态的影响机理。研究结果表明,随着钻井液液柱压力和井底岩石温度的降低,井底岩石的各个主应力均在减小,降低程度与压差和温差有关:压差和温差越大,井底岩石的各个主应力减小幅度越大。降低速率与岩石渗透率和热传导率有关,渗透率和热传导率越大,井底岩石的各个主应力变化越快,地层孔隙压力辅助破岩的效率越低。

关键词：欠平衡钻井流-固-热三场全耦合井底岩石应力状态有限单元法数值模拟

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欠平衡钻井技术在麻5井的应用

钻采工艺 2004年第1期27卷 8-10页

作者：许期聪邹强孙丙向四川石油管理局川西南矿区四川石油管理局钻采工艺技术研究院

麻 5井是麻柳场构造上的第一口欠平衡钻进井 ,结合麻 5井实际钻井情况详细介绍了实施欠平衡钻井的准备工作、钻井工艺技术、起下钻工艺技术 ;与该构造其它井相比 ,欠平衡钻井能及时发现油气层、提高机械钻速。

关键词：欠平衡钻井麻5井钻井工艺油气层钻井液油气田