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深水水平井压井技术研究

深水水平井压井技术研究

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作者：罗伟西南石油大学

学位级别：硕士

随着国家对能源需求的增加及陆上和海洋浅水区发现难度的增大,深水海域油气勘探与开发必将成为我国油气资源勘探开发的重要领域。深水油气开发,受水深和海洋环境的影响,深水钻井面临的主要钻井风险是井控风险。海上油田一旦出现井喷失... 详细信息

随着国家对能源需求的增加及陆上和海洋浅水区发现难度的增大,深水海域油气勘探与开发必将成为我国油气资源勘探开发的重要领域。深水油气开发,受水深和海洋环境的影响,深水钻井面临的主要钻井风险是井控风险。海上油田一旦出现井喷失控事故,将会给平台工作人员及海洋环境带来不可弥补的损害。为保证深水钻完井安全,必须研究一旦溢流发生后如何更安全更有效地控制溢流的理论与技术,提出合理且可行的深水钻井压井方法。因此,深水安全高效的压井技术对确保深水钻井安全具有重要意义。本文考虑压井液、套管——地层、节流管线——海水之间的热交换,建立了深水压井过程中井筒温度计算模型,模拟计算了不同压井排量、不同循环时间下井筒温度随井深的分布,为准确计算环空压力提供了基础参数。针对深水井控过程中复杂的井筒温度场、长节流管线和窄安全密度窗口的特点,以目前海上常用的司钻法压井和工程师法压井为研究对象,考虑节流管线水力摩阻以及温度和气体膨胀等因素变化对立管压力、节流阀压力的影响,建立了深水水平井司钻法压井和工程师法压井过程模拟计算模型和井涌余量、临界泥浆增量计算模型,根据南海工程地质特征,模拟计算了深水直井、水平井司钻法压井和工程师法压井的井涌余量和临界泥浆增量以及压井过程中的立管压力和节流阀压力随时间的变化,分析了节流管线长度、节流管线内径、溢流量、压井排量和水平段长度对压井过程中立管压力和节流阀压力的影响,对比分析了深水司钻法压井和工程师法压井的区别,反演了南海油田溢流控制过程。模拟计算表明：压井循环温度与静温剖面相差较大,随着压井排量和压井时间增加,压井液循环温度逐渐偏离静温剖面,最高温度出现在井底之上某一深度处;压井排量越大、套管鞋越深,井涌余量和临界泥浆增量越大;溢流量越大,井涌余量越小;工程师法压井的井涌余量、临界泥浆增量较司钻法压井大;节流管线越长,节流管线内径越小,溢流量越大,节流阀压力峰值越高;节流管线越长,节流管线内径越小,压井排量越大,立管压力越大;水平段长度对压井过程中立管压力和节流阀压力影响不大。反演南海深水油田溢流控制过程的结果表明,理论计算结果与实测数据的误差的绝对值在10%以内。本文研宄成果可用于预测深水压井环空循环温度场分布以及工程师法、司钻法压井的井涌余量、临界泥浆增量以及压井过程中节流阀压力、立管压力随时间变化,为溢流发生时压井方法的选择和压井方案设计以及制定合理的压井施工措施提供理论指导。

关键词：深水钻井井筒循环温度场井涌余量临界泥浆增量工程师法司钻法

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