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《硬關(guān)井水擊問題及減小水擊措施的探討》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、DOI牶牨牥牣牨牫牰牫牴?fàn)痡牣odpt牣牪牥牥牰牣牥牫牣牥牪牥第28卷第3期石油鉆采工藝Vo.l28No.32006年6月OILDRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGYJune2006文章編號(hào):1000-7393(2006)03-0068-03*硬關(guān)井水擊問題及減小水擊措施的探討1,21,23234駱發(fā)前何世明黃楨李榮范興亮陳遠(yuǎn)儒(1.西南石油大學(xué),四川成都610500;2.塔里木油田公司,新疆庫爾勒841000;3.四川石油管理局川東開發(fā)公司,重慶400021;4.四川石油管理局國(guó)際工程公司,四川成都
2、610051)摘要:通過對(duì)各種關(guān)井方式優(yōu)、缺點(diǎn)的比較,指出了解決硬關(guān)井時(shí)水擊問題的工程意義。對(duì)于硬關(guān)井來說,水擊造成的危害是不容忽視的,必須采取有效措施,從分析井內(nèi)氣、液、固三相流中水擊波速入手,推導(dǎo)了水擊壓力波的傳播速度計(jì)算公式,結(jié)合相應(yīng)的控制方程對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析以及實(shí)例計(jì)算。最后,在分析了各種減小水擊壓力的方法后,提出在井口加裝儲(chǔ)能式空氣罐控制水擊壓力的嘗試,而且對(duì)設(shè)有空氣罐和未設(shè)空氣罐的不同井口裝置進(jìn)行了水擊壓力的理論研究,計(jì)算表明,井口安裝有空氣罐時(shí)能夠有效地控制水擊,這一認(rèn)識(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆井生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義
3、。關(guān)鍵詞:硬關(guān)井;水擊;措施;空氣罐中圖分類號(hào):TE22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A在井底發(fā)生溢流的情況下,必須馬上采取關(guān)井使模型簡(jiǎn)化,作如下假設(shè):(1)氣泡濃度分布均勻且措施。此時(shí)的鉆井液柱壓力已經(jīng)不能平衡地層壓和周圍液體的流速一致,即固、液、氣三相的流速相力,井口套壓會(huì)較高,再加上井口閥門瞬時(shí)關(guān)閉所產(chǎn)同;(2)硬關(guān)井時(shí)由于閥門關(guān)閉時(shí)間短,可以認(rèn)為閥生的水擊壓力,很有可能造成井噴失控。常用的關(guān)門為瞬時(shí)關(guān)閉(JardineSI);(3)在井筒內(nèi),鉆井液[1]井方式分為軟關(guān)井、半軟關(guān)井和硬關(guān)井3種。采的流動(dòng)為一元流動(dòng),且鉆井液為均質(zhì)流體
4、。取軟關(guān)井或半軟關(guān)井,由于關(guān)井時(shí)間較長(zhǎng),將會(huì)引起假定管道內(nèi)初始流速為vm0,閥門關(guān)閉時(shí)間段地層流體進(jìn)一步侵入井眼,最終引起井口、套管鞋處△t后流速為vm1,流速差為△vm。A為環(huán)空斷面面及井底的壓力不斷增加,使井控工作難度增大。硬積,△A為管道膨脹的面積增量,見圖1。則推導(dǎo)[3]關(guān)井時(shí)關(guān)井迅速,地層流體進(jìn)入井筒的量少,關(guān)井套得到考慮氣體與固體影響的水擊波速計(jì)算公式壓小,壓井作業(yè)時(shí)井口承受的壓力也低,但會(huì)引起較El/ρmam=(1)大的水擊壓力,造成對(duì)井口及井眼的沖擊震動(dòng),若控ElElElD(1-Cs-Cg)+Cs+Cg+
5、制不好,有可能破壞井口裝置,造成井噴失控。國(guó)內(nèi)EsEgEpδ外鉆井工程中對(duì)水擊問題的探討較少。國(guó)內(nèi)李相方[2]等進(jìn)行了一些理論計(jì)算,并沒有對(duì)水擊問題提出具體地解決措施。因此,在分析研究的基礎(chǔ)上,提出用空氣罐減小硬關(guān)井時(shí)水擊壓力的思路,并對(duì)此進(jìn)行了理論計(jì)算,繪制了相應(yīng)的對(duì)比曲線。1三相流中水擊波速計(jì)算公式井內(nèi)流體的壓縮變形由固體顆粒的壓縮量、液體的體積壓縮量和溢流氣體的壓縮量三者組成。為圖1水擊波速發(fā)生時(shí)的井口簡(jiǎn)圖*基金項(xiàng)目:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司科技攻關(guān)項(xiàng)目“復(fù)雜條件下高壓高產(chǎn)氣井壓力控制系統(tǒng)研究”的部分內(nèi)容(03B20
6、91200)。作者簡(jiǎn)介:駱發(fā)前,1965年生。1988年畢業(yè)于西南石油學(xué)院鉆井工程專業(yè),長(zhǎng)期從事鉆井技術(shù)研究與生產(chǎn)管理等工作,高級(jí)工程師。電話:13709969136,0996-2176318,E-mail:luofq-tz@petrochina.com.cn。駱發(fā)前等:硬關(guān)井水擊問題及減小水擊措施的探討69由式(1)可知,在不同介質(zhì)的井內(nèi),壓力波以不m/s。此時(shí)井口產(chǎn)生的水擊壓力為1.47MPa,再加同的速度傳播。井內(nèi)的溢流氣體越多,那么在氣液上地層壓力與鉆井液柱壓力之差12.3MPa,勢(shì)必對(duì)固三相流中波速就會(huì)越小;固
7、相含量越多,則波速越井口裝置有較大的沖擊,如果不加以防護(hù),嚴(yán)重時(shí)甚大;管材的彈性越大,就越能減緩壓力波的傳播速至有可能破壞井口,造成井噴失控。度;套管的直徑與壁厚之比越大,波速就越小。3采用空氣罐減小水擊2水擊壓力的控制方程控制或減弱水擊的一個(gè)有效辦法是延長(zhǎng)閥門的[5]根據(jù)流體的連續(xù)原理,在考慮了流動(dòng)時(shí)的摩擦關(guān)閉時(shí)間。關(guān)閥時(shí)間越長(zhǎng),閥門處的水擊壓力越阻力項(xiàng)后,其流動(dòng)瞬變規(guī)律可以由下述簡(jiǎn)化了的流小。這就是半軟關(guān)井方式。但這種方法對(duì)于希望迅體動(dòng)力學(xué)方程組控制。速、完全的關(guān)閉井口的硬關(guān)井方式顯然行不通。連續(xù)方程如果井底溢流一發(fā)
8、生就及時(shí)地關(guān)井,此時(shí)井口2P2vfρmvv流速較小,即使采用硬關(guān)井方式關(guān)井,水擊壓力也不+ρmam+=0(2)tx2D大。運(yùn)動(dòng)方程采用適當(dāng)增大鉆井液黏度的方法也可減少硬關(guān)v1Pfvv井時(shí)的水擊壓力。但是,流動(dòng)摩阻太大,既多消耗泵+++ΔF=0(3)tρmx2D功率,又可能制造井下事故,不是理想的辦法。通過其中,流動(dòng)的
