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控压钻井井下气侵工况的自适应参数及状态估计

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控制与决策 2024年第2期39卷 551-558页

作者：徐宝昌孟卓然陈贻祺刘伟吴楠中国石油大学自动化系北京102249 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石化工程建设有限公司北京100101

针对控压钻井过程中井下可能发生气侵的特殊工况,提出一种可在异常工况下估计井底压力,并借此判断异常工况的方法.首先,基于简化的漂移通量模型,在传统控压钻井水力学模型中添加气体膨胀项,建立控压钻井气液两相流模型;其次,将井下环空... 详细信息

针对控压钻井过程中井下可能发生气侵的特殊工况,提出一种可在异常工况下估计井底压力,并借此判断异常工况的方法.首先,基于简化的漂移通量模型,在传统控压钻井水力学模型中添加气体膨胀项,建立控压钻井气液两相流模型;其次,将井下环空摩擦积分和井底气侵量视为未知参数,将井底流量视为未知状态,设计一种可对未知参数以及未知状态进行联合估计的自适应观测器,并以此为基础估计井底压力;最后,通过仿真实验验证所提方法的有效性.仿真结果表明,所建气液两相流模型可在井下发生气侵时模拟井底压力变化,且所提观测器能实时准确地跟踪井底流量及压力变化.

关键词：控压钻井气侵气液两相流模型联合估计自适应观测器

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中国凝析油分布、成藏特征及新成因分类

天然气地球科学 2024年

作者：王义凤李剑国建英田继先王晓波李谨崔会英中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院中国石油天然气集团有限公司天然气成藏与开发重点实验室

随着深层油气和非常规油气勘探的推进，凝析油作为增储上产的优质资源越来越受到关注。为了系统认识我国凝析油勘探现状，进一步明确凝析油成因机制、相态、富集规律等复杂问题，对凝析油的定义、勘探历史、分布特征、成因分类及定量分... 详细信息

随着深层油气和非常规油气勘探的推进，凝析油作为增储上产的优质资源越来越受到关注。为了系统认识我国凝析油勘探现状，进一步明确凝析油成因机制、相态、富集规律等复杂问题，对凝析油的定义、勘探历史、分布特征、成因分类及定量分析等开展研究，指出中国凝析油探明地质储量约为7.1×108t，凝析油气田(藏)共163个。探明储量大于1 000×104t的凝析气田(藏)主要分布在塔里木盆地和渤海湾盆地，具有大型凝析油气田在中国东部和西部并存的分布特征。在创新认识原生型凝析气藏的基础上，进一步考虑源储关系等因素，将中国已发现的原生型和次生型两类凝析气藏进一步划分为远源(源外)和近源(源内)2个亚类。根据建立的凝析气藏新成因类型，重新梳理了全国凝析油气藏成因类型及成藏特征，指出无论是从凝析气藏个数还是探明储量来看，中国凝析油均以原生型成因为主。原生型凝析油的探明地质储量约占凝析油总探明地质储量的70%，次生型占比约为30%。远源(源外)聚集成藏型占比(约57%)要比近源(源内)聚集成藏的占比(43%)高。

关键词：凝析油轻质油凝析气藏成因类型原生型次生型气侵

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基于回压激励响应的实时地层压力反演方法

石油学报 2024年第6期45卷 1009-1018页

作者：徐宝昌尤香凝孟卓然文刘伟尹士轩中国石油大学(北京)信息科学与工程学院北京102249 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

随着石油勘探技术不断向深层复杂地层发展,深层复杂油气藏钻探过程中易发生气侵现象,准确、快速地反演出气侵发生时的地层压力,使井底压力快速回到安全窗口内,抑制更多气体从地层流入井筒是井控的关键。传统钻井过程中,大多数气侵发生... 详细信息

随着石油勘探技术不断向深层复杂地层发展,深层复杂油气藏钻探过程中易发生气侵现象,准确、快速地反演出气侵发生时的地层压力,使井底压力快速回到安全窗口内,抑制更多气体从地层流入井筒是井控的关键。传统钻井过程中,大多数气侵发生时的地层压力反演依靠关井压力恢复曲线得到,但关井求取地层压力需耗费大量时间,时效性差,基于此提出了一种无需关井的回压激励下地层压力反演方法。首先,建立简化两相流模型模拟环空内气液两相流动行为,通过与OLGA多相流模拟器对比,验证了简化两相流模型具备较高的计算精度,可用于提供地层压力反演算法所需的实时环空数据;其次,考虑到气侵过程中各组分体积关系,结合油藏模型,推导出地层压力反演公式,该方法需要在井口处施加回压激励气侵响应参数(井底压力、出口流量等)的变化,利用回压激励后控压钻井系统获得的地面测量数据和简化两相流模型计算的环空数据,反演出地层压力。仿真实验结果表明,回压激励法与递推最小二乘算法相比反演精度更高;最后,考虑钻井液密度、出口流量存在误差的情况,对回压激励算法进行鲁棒性分析。实验结果表明,钻井液密度、出口流量存在误差时,回压激励算法的反演结果仍准确,算法的鲁棒性好。

关键词：气侵地层压力反演油藏模型控压钻井两相流模型

四川盆地PT1井区海相地层工程地质特征研究

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钻采工艺 2024年第3期47卷 115-121页

作者：范宇郭建华沈欣宇王秋彤李亚天唐宜家李皋中国石油西南油气田公司油气藏地质及开发工程全国重点实验室西南石油大学

PT1井区超深海相地层钻井过程中气侵和井漏频发,严重制约该区块的安全高效开发。文章基于有效应力法,利用最优化方法开展了海相地层孔隙压力评价;结合断层和裂缝发育程度探讨了PT1井区气侵和井漏纵横向分布特征。结果表明,受异常高压和... 详细信息

PT1井区超深海相地层钻井过程中气侵和井漏频发,严重制约该区块的安全高效开发。文章基于有效应力法,利用最优化方法开展了海相地层孔隙压力评价;结合断层和裂缝发育程度探讨了PT1井区气侵和井漏纵横向分布特征。结果表明,受异常高压和裂缝发育程度的双重影响,气侵主要发生在龙潭组,占比达40%;井漏主要发生在筇竹寺组和灯影组,占总漏失量的80%以上。气侵与异常压力、裂缝发育程度、断裂情况等因素有关,异常高压是气侵内在的原因,而断裂带和发育的构造裂缝为气侵提供了必要条件。井漏层位和漏失量主要受一、二级大型断裂带控制,不同断裂带的影响具有显著的叠加效应,断裂带附近发育的构造裂缝为漏失提供了通道,距离F I7断裂越近越易出现漏失,且漏失量越大。研究成果为PT1井区钻井过程井下复杂预防和处理提供了科学支撑。

关键词： PT1井区气侵井漏孔隙压力裂缝发育程度断裂带

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气侵对井下环空流量电磁测量系统的影响研究

仪器仪表学报 2022年第6期43卷 63-75页

作者：葛亮白洋肖小汀曾文阳彩霞西南石油大学机电工程学院成都610500 西南石油大学电气信息学院成都610500 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

井下环空流量电磁测量系统可以实时获取井下环空流量信息,但环空流道侵入的气体会对其测量结果产生影响,导致测量系统无法准确对钻井过程中出现的溢流和井喷问题进行预警。针对环空流量电磁测量系统受气侵影响的问题,研究首先通过建立... 详细信息

井下环空流量电磁测量系统可以实时获取井下环空流量信息,但环空流道侵入的气体会对其测量结果产生影响,导致测量系统无法准确对钻井过程中出现的溢流和井喷问题进行预警。针对环空流量电磁测量系统受气侵影响的问题,研究首先通过建立气侵对环空流量电磁测量系统影响的理论模型,获得了环空流量电磁测量系统虚电流密度函数;其次,采用有限元仿真软件对侵入气体的不同存在状态进行动态模拟,分析环空流量电磁测量系统的虚电流分布规律;最后,搭建模拟实验平台进行不同两相混合流量下的含气率影响实验。实验结果表明,随着环空流道内两相混合流体含气率在0%~5%范围内增加,不同两相混合流量下的环空流量电磁测量系统输出电压均呈现下降趋势,采用二次函数拟合不同两相混合流量下环空流量电磁测量系统输出电压与含气率关系,可决系数R~2在0.98以上,拟合残差e小于0.011;最终通过归一化的输出电压与含气率关系式校正环空测量流量。研究成果可用于降低气侵对测量结果的影响,提高井下环空流量电磁测量系统的测量精度。

关键词：气侵环空流量电磁测量虚电流有限元影响特性

基于低频弹性波特征响应的油气钻井气侵井下监测模拟实验系统

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力学与实践 2022年第1期44卷 51-58页

作者：王子振张辉舒腾飞王翔赵儒王健张锐中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司石油工程技术研究院郑州450006 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300

气侵井下监测是保障气侵早发现、早预警的先进理念和技术趋势。该实验系统包括模拟井筒、气液控制系统、低频弹性波信号收发系统三部分,以及配套的实验数据处理方法。该实验系统可直观地呈现气侵后气泡的运移和分布规律,观测气侵前后低... 详细信息

气侵井下监测是保障气侵早发现、早预警的先进理念和技术趋势。该实验系统包括模拟井筒、气液控制系统、低频弹性波信号收发系统三部分,以及配套的实验数据处理方法。该实验系统可直观地呈现气侵后气泡的运移和分布规律,观测气侵前后低频弹性波在速度、衰减方面的变化特征,由此监测气侵是否发生。该实验系统测量结果与Commander&Prosperetti理论模型预测结果吻合良好,可用于研究分析频率、含气率、工作液性质(密度、黏度)对含气泡液体低频弹性波特性的影响,为基于低频弹性波特性的气侵井下监测构建了基础实验平台。

关键词：气侵低频弹性波气液两相流气泡发生器

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气侵初期环空压力瞬态变化规律研究

钻采工艺 2022年第2期45卷 1-7页

作者：刘凤和程长坤谯世均邢星吴玉杰杨宏伟中国石油青海油田分公司中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院甘肃省敦煌市736202 中国石油青海油田分公司工程技术处中国石油大学(北京)石油工程学院

文章在考虑了气侵初期水锤效应对井底压力影响的基础上,建立了水锤—漂移流综合模型来准确描述气侵过程中环空压力的瞬态变化规律,并采用复合差分格式对该模型进行求解。结果显示气侵发生初期,地层气体迅速进入井筒会引发气液交界面以... 详细信息

文章在考虑了气侵初期水锤效应对井底压力影响的基础上,建立了水锤—漂移流综合模型来准确描述气侵过程中环空压力的瞬态变化规律,并采用复合差分格式对该模型进行求解。结果显示气侵发生初期,地层气体迅速进入井筒会引发气液交界面以上钻井液柱产生水锤效应,导致环空压力升高并随时间周期性波动,波动振幅随瞬态气侵速率的增加和瞬态气侵时间的减少而增大,而波动频率仅随瞬态气侵时间的减少而增大;在气液交界面以下的两相流区域内环空压力随时间近似线性降低。此外,地层渗透率、井底负压差越大,井眼尺寸越小,则瞬态气侵速率越大,水锤效应越显著,两相流区域内的环空压力下降速度越快。气侵初期的井底压力变化为早期气侵检测提供了可靠的理论依据。

关键词：气侵水锤模型漂移流模型环空压力复合差分格式

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页岩气层裂缝气侵机理及封堵抑制方法

成都理工大学学报（自然科学版） 2022年第5期49卷 579-585页

作者：沈建文杜征鸿李衡李林王方博倪建军滕格格中国石化西南工程有限公司钻井工程研究院四川德阳618000 成都理工大学能源学院成都610059

为探讨页岩地层裂缝气侵机理及控制对策,通过开展页岩裂缝气侵模拟实验,揭示气侵机理并探讨针对性的气侵抑制方法。研究发现,页岩裂缝气侵包括非致漏裂缝气侵和致漏裂缝气侵两类,封堵带渗透率和有效长度是非致漏裂缝气侵的关键控制因素... 详细信息

为探讨页岩地层裂缝气侵机理及控制对策,通过开展页岩裂缝气侵模拟实验,揭示气侵机理并探讨针对性的气侵抑制方法。研究发现,页岩裂缝气侵包括非致漏裂缝气侵和致漏裂缝气侵两类,封堵带渗透率和有效长度是非致漏裂缝气侵的关键控制因素,而封堵失效是诱发致漏裂缝气侵的根本原因。对于非致漏裂缝而言,可以将纳米颗粒掺入钻井液,利用纳米颗粒对钻井液固相颗粒间的纳微孔隙进行封堵,增强封堵带致密性实现抑制气侵;致漏裂缝则可以采用向钻井液中添加堵漏材料与纳米颗粒,并通过堵漏材料在裂缝中架桥和纳米颗粒的致密充填协同作用实现抑制气侵。

关键词：页岩裂缝气侵封堵纳米颗粒

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基于RMR系统的气侵工况下井底压力控制

中国科技论文 2023年第1期18卷 1-9页

作者：张杰余胜王芷桁李鑫孙瑞涛张文镇杨智均油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 成都610500 西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

为了更有效地控制钻井过程中的井底压力,确保钻井安全,以气液两相流理论为基础,建立了无隔水管海底泵举升(riserless mud recovery,RMR)系统在气侵工况下的井底压力计算模型。提出了3种流量调节方法,对流量调节后的井底压力变化过程进... 详细信息

为了更有效地控制钻井过程中的井底压力,确保钻井安全,以气液两相流理论为基础,建立了无隔水管海底泵举升(riserless mud recovery,RMR)系统在气侵工况下的井底压力计算模型。提出了3种流量调节方法,对流量调节后的井底压力变化过程进行了动态模拟。结果表明:调节循环流量为30、40、50 L/s时,15 min时刻井底压力下降幅度分别为0.62、1.37、1.70 MPa;调节海底泵出口流量至17、20、23 L/s时,地层压力分别在10、11、14 min时刻得到平衡;增大钻井泵出口流量至32 L/s,调节海底泵出口流量为26、27 L/s时,地层压力分别在13.1、14.0 min时刻得到平衡。通过对数据进行拟合,得到了循环流量和海底泵出口流量与井底压力之间的关系方程,并形成了RMR系统在气侵工况下控制井底压力时的流量调节方法。

关键词： RMR系统气侵流量调节井底压力恒定