超临界二氧化碳钻井研究进展

超临界二氧化碳（以下简称ＳＣ－ＣＯ２）既具有与气体相似的较低的黏度,又兼有与液体相近的较高的密度,扩散系数则介于气体和液体之间。当它作为一种钻井流体时,通过喷嘴时产生的ＳＣ－ＣＯ２射流可以大幅提高破岩速度、降低破岩门限压力。同时ＳＣ－ＣＯ２的密度变化范围较宽,可为井底动力钻具提供足够扭矩的同时保证井底的欠平衡状态,最重要的是它对储层无任何污染,可进行无污染欠平衡钻井。由于ＳＣ－ＣＯ２流体的这些特性,引起了国内外专家对ＳＣ－ＣＯ２钻井技术广泛关注。在调研了国内外文献资料的基础上,介绍了ＳＣ－ＣＯ２钻井技术的基本原理和主要优势,并且调研并总结了ＳＣ－ＣＯ２钻井技术的理论和实验研究现状以及配套的室内实验设备,最后指出了将ＳＣ－ＣＯ２钻井技术投入应用必须解决的一些问题,为ＳＣ－ＣＯ２钻井技术的进一步研究与应用提供了参考。     

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的实验研究

对近期清洗行业出现的星形喷嘴射流进行了淹没条件下的实验研究。利用粒子成像速度场仪对星形喷嘴射流的速度场进行了测量,分析了星形喷嘴的射流衰减机理。实验发现,星形喷嘴射流与普通圆射流相比,其射流初始段较短,但基本段内速度随喷距衰减的速率较低。在7倍于喷嘴直径的喷距以内,星形喷嘴射流的速度低于圆射流速度。随着喷距的进一步增加,星形喷嘴射流的速度高于圆射流速度。在10～12倍于喷嘴直径的喷距范围内,星形喷嘴射流的最大速度和最大动压力分别提高了约20%和44%。该项研究为星形喷嘴射流在石油钻井工程中的应用提供了依据。     

超临界水射流焦汤系数计算与节流过程降温效果分析

高温流体通过喷嘴是节流流动的过程，会引起流体内部温度的变化，将影响高温射流冲击力与热裂解效应等。应用超临界水物性方程与焦汤系数的定义公式，推导出了射流通过喷嘴过程的焦耳汤姆逊系数的求解公式，并编制程序迭代求解，得到不同参数条件下焦耳汤姆逊系数分布特性与变化规律，并采用焦汤系数计算公式，计算得到不同参数下过喷嘴节流过程中降低温度值的变化规律。结果表明，在25~65 MPa和650~1 000 K的条件下，焦耳汤姆逊系数为正，随着反应腔内温度的增加，焦耳汤姆逊系数先增大后减小，在文中条件下的最大值为4.92；而随着反应腔内压力的增加，焦耳汤姆逊系数降低，在65 MPa，650 K条件下取得最小值0.22。焦汤效应的最大值均出现在过热蒸汽区，且随着温度的增加，最大值偏离分界线。在射流喷射过程中，温度压力降低值不可忽略，文中条件下最大可达73.5 K，应当合理设置反应腔内温度压力值，降低高温射流通过喷嘴过程的温度损失。     

超临界CO2连续油管喷射压裂可行性分析

水力压裂增产技术在非常规油气藏的开发中承担着重要的角色,但在储层和环境保护方面都存在一些问题,而超临界CO2连续油管喷射压裂技术有望解决这些问题,成为未来非常规油气资源高效开发的新型压裂方法。通过分析超临界CO2的特性以及超临界CO2射孔能力和射流增压效果可知:超临界CO2射流比水射流的射孔能力强,射流增压效果好,可在较低的压力下实现喷射射孔和压裂;超临界CO2流体的渗透能力强,易渗入储层中的孔隙和微裂缝,在储层中产生大量微裂缝网络,提高油气采收率;将超临界CO2作为压裂流体,不仅可以避免黏土膨胀等储层伤害的发生,而且还能提高增产效果,尤其适合非常规油气藏的增产改造。在此基础上提出了超临界CO2连续油管喷射压裂的流程,为该技术的研究和应用提供了指导。     

煤层气水平井充气欠平衡钻井注气工艺研究

充气欠平衡钻井是目前煤层气钻井中最常用的技术手段,如何在控制注气压力,注气量以及排量等参数的情况下,使得钻进时既能满足携岩要求,又能有效地控制井底压力是一个难题。应用FLUENT软件,通过对不同的注气压力、注气量以及排量条件下的计算模拟,得出U型井直井造穴处的压降规律,并基于此,优选确定出一套合理的工艺参数,确保在充气欠平衡钻井过程中,既能形成期望流型、满足携岩要求,又能有效控制井底压力。文中通过一口井的实钻数据建立了分析模型,并进行了计算模拟,最终优化出注气压力、注气量和泵排量等参数,总结出其变化规律。该研究成果对保障钻井作业安全及优化钻井作业有一定的借鉴作用。     

自振空化射流提高钻井速度的可行性研究

空化射流用于石油钻井的可行性研究结果表明，在深井钻井中，利用空泡破裂产生强大破坏作用和振动冲击波来提高清洗、切割和钻探的效率，其效果将是显的，也是可行的。在比普通喷嘴射流或普通空化喷嘴射流更深的井底和更高的围压条件下，自振空化射流有较大的起始空化数和较强的空化能力，有较好的切割岩石和清洗岩屑净化井底的作用。同时，根据自振空化射流原理，研制了风琴管自振空化喷嘴，现场试验结果证实了自振空化喷嘴钻头在保护钻头、减少钻头磨损及增加进尺、提高机械钻速方面有显作用。     

井下增压超高压射流钻井技术研究进展

随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而实现超高压射流最主要的工具是井下增压器。通过国内外文献调研,主要介绍了国内外井下增压器工艺和增压机理以及超高压射流辅助破岩机理的研究进展,指出了前人研究的不足或尚未完善之处,在此基础上指出了井下增压器及其超高压射流辅助钻井破岩机理的研究方向。     

超临界CO_2钻井与未来钻井技术发展

超临界CO2钻井技术是近10 a来发展起来的一项新型钻井技术,与常规钻井技术相比,它具有较快的钻井速度,而且超临界CO2喷射破岩门限压力也较低,同时,超临界CO2流体具有较好的井眼清洁能力,因此受到了国内外专家的广泛关注。分析了超临界CO2流体的物理性质,从不同角度阐述了超临界CO2钻井的特点及优势,最后,结合中国未来石油勘探开发趋势,详细剖析了超临界CO2连续油管钻井、超临界CO2小井眼微小井眼钻井、超临界CO2超短半径水平井和辐射水平井钻井技术的特点。这些技术将成为中国特殊油气藏的主要钻井方式,也是未来钻井发展的一个重要方向。     

水力脉冲空化射流发生器配合Power V防斜打快技术

高陡地层防斜打快一直是钻井界面临的技术难题,而Power V系统应用于防斜打直既能保证井身质量又能解放钻压,但由于其成本高,制约了在现场的推广应用.为此,在风城1井进行了水力脉冲空化射流发生器配合Power V防斜打直现场试验,结果表明,水力脉冲空化射流发生器配合Power V系统既能有效控制井斜角,又能提高机械钻速,减少了Power V系统的占用时间,降低了钻井成本.详细分析了水力脉冲空化射流发生器配合Power V系统防斜打快的机理及现场试验情况.     

围压下射流动压力分布规律的实验研究

在模拟石油钻井围压条件下，对射流动压力进行了测量。根据实验数据分析及流体力学理论，得到了围压状态下射流动压力分布规律和计算模式。讨论了围压对射流系动特性的影响。本文的研究结果对真实井底水力计算具有指导意义。