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泡沫钻井液在井筒中的流动与传热

石油学报 2010年第1期31卷 134-138页

作者：张小宁李根生黄中伟田守嶒史怀忠万立夫中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249

针对泡沫钻井液特殊物理性质,建立了泡沫在井筒中流动与传热的数学模型,并给出了模型求解方法。为了分析传热对泡沫钻井水力参数的影响,采用建立的数学模型和给出的求解方法进行的数值计算结果表明:钻杆内泡沫温度始终低于环空内泡沫温... 详细信息

针对泡沫钻井液特殊物理性质,建立了泡沫在井筒中流动与传热的数学模型,并给出了模型求解方法。为了分析传热对泡沫钻井水力参数的影响,采用建立的数学模型和给出的求解方法进行的数值计算结果表明:钻杆内泡沫温度始终低于环空内泡沫温度和地层温度,而环空下部泡沫温度低于地层温度,在环空上部泡沫温度高于地层温度。随着井深、注液流量和注气流量的增加,环空下部泡沫温度与地层偏差增大。传热使井口泡沫质量增大、井底泡沫质量减小、井底压力增大、最小携岩流速减小、最小注气流量增大,降低了泡沫的稳定性和携岩能力。另外,对泡沫的密度、Fanning摩擦系数也有一定的影响;井筒传热对泡沫钻井水力参数有一定的影响,但不是很明显,可通过增加注气流量和井口回压来抵消传热对泡沫钻井水力参数的影响。

关键词：泡沫钻井液井筒传热泡沫钻井水力参数数值计算数学模型

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欠平衡泡沫钻井技术

天然气工业 1999年第5期19卷 51-54页

作者：赵卫红中原石油勘探局信息中心

粘稠泡沫在对付大量水侵和有效改进岩屑携带能力方面的稳定性，进一步促进了欠平衡泡沫钻井的应用。泡沫品质是控制泡沫携带岩屑能力的一个重要参数，井底泡沫品质不应低于５３％。聚合物的加入增强了泡沫流体的稳定性、流变性和失水... 详细信息

粘稠泡沫在对付大量水侵和有效改进岩屑携带能力方面的稳定性，进一步促进了欠平衡泡沫钻井的应用。泡沫品质是控制泡沫携带岩屑能力的一个重要参数，井底泡沫品质不应低于５３％。聚合物的加入增强了泡沫流体的稳定性、流变性和失水性。采用泡沫钻井，具有井眼清洗良好、减少流体分离、机械钻速高、井下不发生着火和爆炸等优点，降低了钻井成本。由于安全、井控和环境方面的原因，越来越多的地区将采用封闭循环欠平衡泡沫钻井系统。旋转控制头、四相分离器等装置是进行欠平衡泡沫钻井的关键设备。我国的欠平衡泡沫钻井较少。中原油田采用清水混气钻了一口毛８井，吐哈地区在恰１０２井进行了泡沫钻井试验。在成本意识日益增强的工业中，正不断寻找节约成本的方法以提高现有油气田的生产寿命，泡沫钻井技术将是可靠的选择。

关键词：欠平衡压力钻井井眼净化钻井速度泡沫钻井

空气/泡沫钻井技术在伊朗19+2项目中的应用

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钻采工艺 2005年第4期28卷 31-34页

作者：申威 CNPCS&E长城钻井公司钻井液分公司.北京

GWDC伊朗19+2项目所承钻的TABNAK气田和SHANUL气田,其钻井难度是世界闻名的。钻井的主要难点是如何克服大井眼长井段低压裂缝性地层漏失、强水敏性泥页岩坍塌和高压盐水层。构造设计井深一般仅为3500m左右,为了封隔复杂地层,所下人的套... 详细信息

GWDC伊朗19+2项目所承钻的TABNAK气田和SHANUL气田,其钻井难度是世界闻名的。钻井的主要难点是如何克服大井眼长井段低压裂缝性地层漏失、强水敏性泥页岩坍塌和高压盐水层。构造设计井深一般仅为3500m左右,为了封隔复杂地层,所下人的套管可多达5层,最大井眼直径为914.4mm,最大套管外径为762mm。为了解决钻井中遇到的难题,提高机械钻速,缩短钻井周期,使用了空气/泡沫钻井技术并取得成功,从此,空气/泡沫钻井成为顺利完成该项目钻井任务的重要手段,并在应用中日益成熟。文中介绍空气/泡沫钻井技术在TANBAK气田和SHANUL气田的应用情况。

关键词：空气钻井泡沫钻井钻井液钻具组合

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泡沫钻井环空岩屑浓度影响因素分析

天然气工业 2010年第3期30卷 83-86页

作者：王长江中国石油大学石油天然气工程学院

为了准确地计算泡沫钻井环空岩屑浓度,利用多相流体力学方法计算了该值,并着重分析和讨论了岩屑直径、岩屑形状和注液流量对其的影响,建立了泡沫钻井过程中泡沫、岩屑在环空中流动的数学模型,还采用修正Simple方法对该模型进行了数值求... 详细信息

为了准确地计算泡沫钻井环空岩屑浓度,利用多相流体力学方法计算了该值,并着重分析和讨论了岩屑直径、岩屑形状和注液流量对其的影响,建立了泡沫钻井过程中泡沫、岩屑在环空中流动的数学模型,还采用修正Simple方法对该模型进行了数值求解。计算结果表明:①岩屑颗粒直径越大,环空岩屑浓度越大;②岩屑形状越不规则,环空岩屑浓度越低;③在浅井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大,而在深井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大;④该数学模型考虑了加速度和泡沫与岩屑之间相对滑动的影响,预测的井底压力更接近于实验数据,计算的环空岩屑浓度更准确。

关键词：泡沫钻井环空岩屑浓度岩屑形状岩屑直径注液流量应用效果

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泡沫钻井计算机设计程序

石油钻采工艺 1989年第3期11卷 15-21页

作者：孔庆祥钟鑫大庆石油学院开发系钻井教研室大庆石油学院开发系水力学教研室

本程序综合考虑了泡沫钻井的各种影响因素,用SASIC语言编制而成。它可根据井身结构、钻头水眼大小、机械钻速及钻屑颗粒尺寸等数据计算钻至一定井深处所需的最小气液注入量、井口泡沫注入压力、井底压力及井底泡沫质量参数等,为指导泡... 详细信息

本程序综合考虑了泡沫钻井的各种影响因素,用SASIC语言编制而成。它可根据井身结构、钻头水眼大小、机械钻速及钻屑颗粒尺寸等数据计算钻至一定井深处所需的最小气液注入量、井口泡沫注入压力、井底压力及井底泡沫质量参数等,为指导泡沫钻井提供施工设计数据。

关键词：泡沫钻井计算机钻井程序设计

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泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究

钻井液与完井液 2010年第4期27卷 4-6页

作者：杨虎新疆油田公司勘探开发研究院

泡沫钻井环空流道中的两相流体随压力和温度的变化,其泡沫质量和流速随井深连续减小,当井深超过一定范围时,循环流体的液体体积系数增大,流型发生突变,由泡沫流转换为气泡分散流,气泡间无干扰,不存在高强度液膜,其悬浮能力、切力和流速... 详细信息

泡沫钻井环空流道中的两相流体随压力和温度的变化,其泡沫质量和流速随井深连续减小,当井深超过一定范围时,循环流体的液体体积系数增大,流型发生突变,由泡沫流转换为气泡分散流,气泡间无干扰,不存在高强度液膜,其悬浮能力、切力和流速值很低,无法实现高机械钻速下的有效携岩。该井深值被定义为泡沫钻井的"极限井深"。结合新疆油田泡沫钻井沉砂卡钻的实例,从泡沫的悬浮和携带岩屑的机理研究入手,对现场数据进行模拟和分析,充分论证了泡沫存在携岩的"极限井深"的科学性,认为泡沫钻井超过井深4000m后需进行其携岩能力评价,并采取相应的有效措施以提高泡沫携岩能力。

关键词：泡沫钻井携岩能力极限井深

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胺类强抑制泡沫钻井液的研究

现代化工 2014年第3期34卷 86-89页

作者：舒小波孟英峰万里平冯兆阳赵强朱利 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学四川成都610500

针对泡沫钻井过程中井壁失稳问题,采用Waring-Blender法、滚动回收实验以及硬度测试,通过对发泡剂、稳泡剂以及胺类泥页岩抑制剂的优选,筛选出发泡性能优越,抗温、抗污染能力强,且具有强效持久抑制性能的胺类强抑制泡沫钻井液。同时,借... 详细信息

针对泡沫钻井过程中井壁失稳问题,采用Waring-Blender法、滚动回收实验以及硬度测试,通过对发泡剂、稳泡剂以及胺类泥页岩抑制剂的优选,筛选出发泡性能优越,抗温、抗污染能力强,且具有强效持久抑制性能的胺类强抑制泡沫钻井液。同时,借助红外光谱与XRD分析手段,分析胺类泥页岩抑制剂抑制作用机理。结果表明,低分子胺类聚合物能进入黏土晶层,阻止水分子进入并水化黏土。高分子胺类聚合物由于相对分子质量大,不能有效地进入黏土晶层,因此主要吸附于黏土表面,形成分子保护膜,防止周围流体中水分子的进一步侵入。由于胺类聚合物通过提供多重阳离子吸附于黏土矿物上,因此能保持长久性黏土稳定且不易于逆转吸附,从而具备持久抑制性能。

关键词：胺类聚合物泥页岩抑制剂井壁稳定泡沫钻井

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超高温地热井泡沫钻井井筒压力剖面计算方法

天然气工业 2012年第7期32卷 59-62,106页

作者：王文勇龙俊西刘博伟李皋孟英峰 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学中国石油长城钻探工程有限公司国际钻井公司

肯尼亚OLKARI地区地热井地层温度高达350℃,主要采用泡沫钻井,然而其低压和超高温的特点可能造成泡沫流体相态变化,目前尚没有针对相变条件下泡沫钻井井筒压力剖面的计算方法。为此,利用流体高压物性分析仪,绘制出泡沫钻井液"p-T"相图,... 详细信息

肯尼亚OLKARI地区地热井地层温度高达350℃,主要采用泡沫钻井,然而其低压和超高温的特点可能造成泡沫流体相态变化,目前尚没有针对相变条件下泡沫钻井井筒压力剖面的计算方法。为此,利用流体高压物性分析仪,绘制出泡沫钻井液"p-T"相图,并指出了钻井液相态变化的规律。进而应用现有的欠平衡钻井流体流动模型,建立了一套适应相变的钻井工况参数计算模型。最后,利用OLKARI地区某地热井的温度、压力资料,计算了该口井的流体流动参数,得到了该井井筒中的泡沫相态分布规律。通过井筒内流体压力的计算,可以更准确地了解工作液的工作状态,为预防井下复杂事故的发生提供了理论依据。

关键词：泡沫钻井钻井液超高温实验研究井筒压力计算方法肯尼亚 OLKARI地区地热井

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泡沫钻井非线性传热规律与环空压力分布研究

泡沫钻井非线性传热规律与环空压力分布研究

作者：赵英楠东北石油大学

学位级别：硕士

泡沫钻井可以较好地解决泥浆漏失、油层污染及影响产能等要害问题,有利于保护、发现和正确评价油气资源。泡沫钻井技术应用于低压油气区内的详探井、扩边井,效果十分明显，具有广泛的应用前途。在计算泡沫钻井参数时，温度最为关键的... 详细信息

泡沫钻井可以较好地解决泥浆漏失、油层污染及影响产能等要害问题,有利于保护、发现和正确评价油气资源。泡沫钻井技术应用于低压油气区内的详探井、扩边井,效果十分明显，具有广泛的应用前途。在计算泡沫钻井参数时，温度最为关键的物理参数之一，传统的理论模型大多应用线性流体温度模型，即将环空流体的温度取同一深度自然地层温度计算，这样计算的前提是假设泡沫的热容性极差，热传递非常充分。但事实上由于泡沫钻井作业时环空中流体流动速度较快，环空内的循环流体与地层间的热交换并非十分充分，同时还有其它因素影响着井筒中的流体温度，因此线性流体温度模型只是一种理想状态，实际温度分布绝非这样简单。本文在吸收和借鉴前人研究成果的基础上，以流体力学、传热学、固液两相流、计算流体力学和稳定泡沫相关理论为基础，考虑泡沫的物性参数随温度的变化，结合非线性传热学模型和传统温度计算模型，建立了泡沫钻井环空中的温度计算模型，然后通过牛顿迭代法求解温度。分析不同数值的注液流量、注气流量、井口回压和泡沫注入温度对井筒温度的影响，最后分析井筒传热对环空压力等参数的影响。

关键词：泡沫钻井非线性传热井筒温度环空压力