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1、56西部探礦工程2010年第7期充氣鉆井井底壓力影響因素分析*12李勇,楊儒周(1.川慶鉆探工程技術(shù)研究院,陜西西安710000;2.蘭州石油機械研究所,甘肅蘭州730050)摘要:闡述了充氣欠平衡環(huán)空流型的判斷方法,給出了不同流型摩阻壓降計算的數(shù)學(xué)模型,并考慮了環(huán)空巖屑對井底壓力的影響,采用微分迭代的方法求解井底壓力。利用編寫好的程序模擬井口回壓、注氣流量和機械鉆速對井底壓力的影響關(guān)系和規(guī)律,得出一些指導(dǎo)充氣欠平衡鉆井的有益的結(jié)論,對進一步深化和
2、完善充氣欠平衡鉆井和井控理論研究以及現(xiàn)場應(yīng)運具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞:充氣欠平衡鉆井;多相流;井口回壓;井底壓力中圖分類號:TE242.6文獻標(biāo)識碼:A文章編號:10045716(2010)07005603欠平衡鉆井是繼水平井之后的最具發(fā)展前途的鉆<0.25<0.520.5井技術(shù)之一,近10年來國內(nèi)外的工作者對此展開了廣1.120.48g(l-g)0.6m0.08vm>5.88D()()泛的研究。在欠平衡鉆井中使用較多的是充氣鉆井液,ll這種欠平衡鉆井方式具有安全、便于實施和控制、當(dāng)量段塞流
3、:vsg>0.429vsl+0.357v0222可調(diào)范圍較大等特點,具有廣泛的應(yīng)用前景。充氣欠平及gvsg<25.4lg(lvsl)-38.9(如果lvsl>74.4)221.72衡鉆井技術(shù)作為一項油氣田勘探開發(fā)的新技術(shù),與其它或gvsg<0.0051(lvsl)(如果lvsl<74.4)0.25新型鉆井技術(shù)一樣,工藝技術(shù)是核心。而欠平衡鉆井工g(l-g)過度流:Vsg<3.12g藝的核心就是井底壓力的研究與控制,因此,如何更精222及gvsg>25.4lg(lvsl)-38.9(如果gvsg>
4、74.4)確的計算井底壓力,并對井底壓力實施控制是充氣欠平221.72衡鉆井成功實施的關(guān)鍵?；?gvsg>0.0051(gvsg)(如果gvsg>74.4)0.25充氣鉆井鉆桿內(nèi)為氣液兩相流,環(huán)空內(nèi)為氣、液、固g(t-g)環(huán)狀流:vsg>3.12g三相流,計算井底壓力需要根據(jù)不同井段的不同流型選式中:vsg、vsl、vm氣相折算速度、液相折算速度和混擇不同的計算模型,采用微分迭代的方法求解。而且注合物速度;氣流量、井口回壓、機械鉆速等鉆進參數(shù)都對井底壓力g、l、m氣相密度、液相密度、混合物密度
5、;有影響。1液相粘度;1井底壓力計算模型、vt、v0表面張力、泰勒氣泡上升速度、單個1.1流型判別方法從18世紀至今,兩(三)相流體在管內(nèi)和環(huán)空流動、氣泡上升速度。靜態(tài)流變參數(shù)已經(jīng)有大量的計算公式,但現(xiàn)在大家普遍由以上公式可以看出環(huán)空流型的判斷比較復(fù)雜,需認為1986年Hasan和Kabir提出的HK模式,從整體要借助計算機程序才能實現(xiàn)。上看,同實際情況吻合性好,偏差較小。HK模式將流1.2壓降計算模型型分為泡狀流、段塞流、過度流和環(huán)霧流四種。實際充多相流體在環(huán)空井眼中的流動計算非常復(fù)雜,由于氣鉆井
6、的環(huán)空流型主要是泡狀流和段塞流,過度流和環(huán)多相流體流動特征參數(shù)(流量、流動速度、含氣率)受狀霧流只有在注氣量很大或者井噴時才會出現(xiàn)。態(tài)方程控制在不同井段有不同的流型(泡狀流、段塞流、泡狀流:過度流、環(huán)霧流),不同井段的不同流型段需采用不同的<0.25vsg<0.429vsl+0.357vt計算模型。實踐證明,在正常的充氣欠平衡鉆井過程*收稿日期:20090407第一作者簡介:李勇(1981),男,助理工程師,現(xiàn)主要從事鉆井技術(shù)的研究和應(yīng)用工作。572010年第7期西部探礦工程
7、中,主要是泡狀流和段塞流,過度流和環(huán)狀流只有在注近的下部微分井段進行同樣的計算,這樣至上而下迭代氣量很大或者井噴時才會出現(xiàn)。計算出的液柱壓力和環(huán)空摩阻的和就是該微分井段對泡狀流:應(yīng)井深處的壓力。該過程循環(huán)往復(fù),直到計算深度為井vsg眼深度,整個計算過程結(jié)束。最后一個微分井段計算所=c0vm+vt得的壓力就是井底壓力。2(dp)2fmvmm3計算實例分析fr=C0=1.2dzD基本數(shù)據(jù):基本原始數(shù)據(jù)和條件為:井深3000m;鉆段塞流:頭直徑215.9mm;鉆桿直徑0.127m;鉆
8、井液流量2vsgdp2fmvll=()fr=(1-)C0=20L/s;鉆井液稠度系數(shù)0.2cp;流性指數(shù)0.8;機械轉(zhuǎn)速c0vm+vrdzD360r/min;鉆井液密度1.04g/cm;井口溫度20;注入1.18氣相空氣,氣體粘度為0.000183Pas。過度流:計算同段塞流C0=1.01
