气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量变化规律研究

为了准确掌握气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化规律,基于井筒气液两相流动理论,建立了考虑密度突变的气液两相流模型,分析了气侵条件下环空出口流量的变化,并探讨了不同因素变化对环空出口流量变化率的影响。研究发现:气体前沿到达分离器位置时,环空出口流量变化率明显突增;分离器位于泥线以下时,环空出口流量发生突增的时间要早于隔水管底端见气时间,有利于更早地识别气侵;低密度/高密度钻井液密度差、气侵量、排量、分离器位置、井深和井口回压等因素对环空出口流量变化率的影响程度依次降低。研究结果表明,考虑密度突变的气液两相流模型,可以准确预测气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化情况,并为新型双梯度钻井早期溢流监测提供理论依据。      

煤层气欠平衡钻井环空注气工艺优化

充气欠平衡钻井技术是目前煤层气钻井中减少煤储集层伤害、保护煤储集层最常用的措施之一.针对煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术特征,优选了水平及竖直井筒内多相流动压降计算模型,确立了井底欠压值的求解方法,给出了求解的计算流程.根据沁水盆地煤层气田某羽状水平井实际资料,通过对不同注气压力、不同注气量以及不同钻井液排量条件下井底欠压值的计算和分析得出:当环空注气压力一定时,井底欠压值随钻井液排量的增大而单调递增,且环空注气量越大,井底欠压值越小;在最佳环空注气压力条件下,当钻井液排量一定时,井底欠压值随着环空注气量的增大而单调递减,当环空注气量一定时,井底欠压值随着钻井液排量的增大而增大.利用该计算模型和计算方法,结合现场欠平衡钻井工程要求.可以优化出最佳的环空注气工艺参数.     

隔水管气举双梯度钻井注气量计算及其影响因素分析

为了完善深水钻井的理论基础,研究了隔水管气举双梯度钻井过程中注气量的计算方法。基于双梯度钻井过程中气液固多相流动特性,建立了对应的多相流动方程;结合一定的定解条件,得到隔水管气举双梯度钻井过程中注气量的计算模型。利用该计算模型,可以设计隔水管气举双梯度钻井过程中的注气量,分析影响注气量的因素和影响规律。分析表明,钻井液密度、钻井液排量、水深以及隔水管顶部井口回压等参数变化时,注气量也大致呈线性变化,而且井口回压对注气量的影响最敏感。研究结果表明,利用多相流动理论研究隔水管气举双梯度钻井过程中注气量的设计方法是可行的,为今后开展双梯度钻井提供了理论依据。      

双梯度钻井隔水管中气体运移过程试验研究

双梯度钻井技术是近年来发展起来的一项新技术,可解决深水钻井作业的诸多复杂问题。其中可控钻井液液面系统隔水管中的气体运移是双梯度钻井作业首要考虑的问题,如果处理不当,则会对作业人员、钻机和井构成极大威胁。鉴于此,美国得克萨斯AM大学的研究人员通过室内试验研究,探讨了钻井过程中隔水管中气体运移的物理过程。试验结果表明:高钻井液流速能够消除单个气泡,形成更加分散的气泡体系,从而有助于气体排出;在低入口流量下,当气体到达三通管处时,气泡尺寸变大,并在较短时间内向上运移至隔水管模型顶部,排出的气体较少;气体运移受排出速率的影响,在高排出速率下,大气泡快速运移至三通管处,然而,一旦气泡运移至排出管线以上的某一点处,运移也相应放慢。试验结论对于推动我国双梯度钻井技术的发展具有重要的参考作用。     

隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率研究

为确定隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率,根据气液两相流漂移流理论,考虑气体流动过程中其体积受隔水管环空压力变化的影响,建立了隔水管环空压力计算微元模型,推导出了隔水管充气双梯度钻井充气速率计算模型,并利用现场试验数据验证了模型计算结果的准确性.以南海某深水井为例,利用所建模型分析了施工参数对隔水管充气双梯度钻井充...     

泡沫钻井流体环空携岩能力的影响因素

阐述了泡沫钻井流体环空流型的判别方法，给出了不同流型下的求解岩屑滑脱速度和携岩率的数学模型，并结合现场钻井实例，计算和分析了各主要相关钻井参数对泡沫携岩能力的影响，给出了能维持较高携岩率的各钻井参数的适宜范围，对现场施工具有一定的指导意义。     

深水无隔水管钻井液回收钻井技术

为解决深水钻井作业中遇到的复杂问题，挪威AGR 公司进行了无隔水管钻井液返回钻井技术（RMR）研究。RMR技术在钻井中不采用常规海洋隔水管，而是用海底吸入模块将从井眼环空中返回的岩屑和钻井液分流出来，在海底泵的作用下 通过一条小直径回流管线由海底返回至钻井平台，从而实现无隔水管钻井液循环。分析了RMR 技术原理，介绍了海底吸入模 块、海底举升泵模块、钻井液返回管线、控制系统等关键装备，概述了RMR 技术在国外应用现状。对RMR 技术今后发展提出展望，对国内应用推广该技术有一定指导意义。     

深水双梯度钻井技术研究进展

深水双梯度钻井技术主要包括海底泵举升钻井液、无隔水管钻井、双密度钻井等,可以很好地解决深海钻井中的技术难题。目前已发展了多个双梯度钻井系统：Conoco公司和Hydril公司的海底钻井液举升钻井系统,Baker公司和Transocean公司的DeepVision钻井系统,Shdl的SSPS海底泵系统,AGRSubsea公司的RMR无隔水管钻井液回收系统,MTI公司的空心微球双梯度系统以及路易斯安那大学的隔水管气举、稀释系统。与常规钻井比较,双梯度钻井优势明显,它能以更低廉的成本、更短的建井时间、更安全的作业、更高的产量实现深水油气勘探开发,因此,双梯度钻井技术在中国深水油气开发中具有显著的优势和巨大的潜力。图4参30     

深水无隔水管钻井液回收钻井水力学计算

为解决深水钻井中遇到的一系列难题,国外研发出无隔水管钻井液回收钻井技术(RMR),该技术去除了隔水管,利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。由于RMR技术是最新发展的技术,目前尚无合适的水力学计算理论和方法。根据无隔水管钻井液回收钻井系统的工作条件及特点,推导出无隔水管钻井液回收钻井系统的水力学计算公式,编制水力学计算软件,进行了算例分析,并与文献中数据进行了对比,验证了计算公式和程序的正确性。     

双梯度钻井技术原理研究

双梯度钻井技术是国外近年来提出的一种深水钻井技术新概念,已开发了相关设备和工艺,并开始进入工业应用。建立理论公式和仿真模型,对双梯度钻井技术原理进行了研究。就工程应用意义而言,双梯度钻井技术原理的实质含义主要是泥浆密度的可调范围变大。提出了双梯度钻井效果因子,可供工程应用参考。     

气体钻井偏心环空气固两相流模拟研究

国内气体钻井技术仍处于发展阶段,井内流场分布及工艺参数研究方面还不成熟,尤其是在气体钻井过程中发生偏心时环空内的流场分布变化研究较少。基于流体动力学方法,利用FLUENT软件对气体钻井时环空内气固两相流场进行了数值模拟研究,模拟发现偏心环空中岩屑流速偏离对称分布,在倾斜井眼中有明显增加,最大速度在环空厚度较大处发生;钻柱旋转使环空压降增大,而随井斜角的增大,压降逐渐减小;偏心环空的岩屑浓度较大,随钻柱旋转速度的增大先增后减,而随井斜角的增大而增大。数值模拟气体钻井形象直观地反映了井内各参数的分布情况,为进一步设计技术参数提供了有效的依据。     

注CO2井筒温度场分布规律模拟研究

注气过程中,低温CO2与井筒、地层存在热交换,井底与近井油层温度将明显下降,降低原油黏度,还可能造成蜡沉积和水合物生成,影响生产。为了优化注气参数,提高注气开发效果,通过对注气井筒与地层传热机理的研究,建立了综合考虑沿程流体相态及热物理性质变化的井筒温度、压力场数学模型,利用四阶龙格库塔法求解,并开发了注CO2井筒温度场数值模拟软件。通过实例验证了模型及解法的适用性,模拟并分析了井筒温度及CO2物性变化规律。     

水平井钻井技术在大牛地气田的应用

随着水平井钻井技术日趋完善与成熟,正不断探索用于低渗透气田的开发研究.分析了应用水平井开发大牛地低渗透气田的钻井技术难点,阐述了水平井钻井技术,包括钻具组合、钻进参数优选、侧钻、井眼轨迹控制、煤层段钻进以及测量设备配套等技术.探索了大牛地气田水平井钻井技术应用的可行性,利用配套的钻井技术在该地区完成了9口水平井的应用,取得了较好的效果,可为同类油气田提供技术参考.     

靖安油田特低渗透油藏矿场注气试验研究

通过室内实验，油藏数值模拟及油藏工程研究，确定了靖安油田长6油藏注干气开发合理的井网形式、井距、射孔位置、注气方式、注气速率等，根据1998年3月开始实施的现场注气试验结果，分析特低渗透油藏注气开发的适应性和可行性，以及影响注气开发效果的因素，提出油田早期注气开发的合理技术政策界限及实施方案的调整意见。     

大牛地气田保护储层钻井液技术

大牛地气田为低孔低渗砂岩气藏,自产能力低,如不采取全面系统的油气层保护技术,完井后气层基本无自然产能,压裂改造后,单井产气量也普遍较低.通过对储层特征和钻井过程中造成地层伤害的主要因素进行研究,探索出了一套针对大牛地气田的钻井液保护技术,主要包括:屏暂暂堵技术、钾铵基钻井液、两性离子钻井液、聚醚多元醇钻井液、改性天然高分子钻井液等.保护气层钻井液技术的应用,提高了机械钻速和井身质量,减少了钻井液对气层的浸泡时间,解决了井壁失稳、气层伤害问题,提高了气产量.其中,屏蔽暂堵技术对于裂缝性气层具有较好的保护能力;钾铵基钻井液对基质渗透率损害非常小,适合于裂缝不发育的开发井施工,在裂缝发育的区块应结合屏蔽暂堵技术对气层进行全面的保护;聚醚多元醇和改性天然高分子钻井液可以进一步推广应用.     

大牛地气田直井复合式钻进的可行性分析

目前大牛地气田使用传统PDC钻头+大钻压的钻进方式,严重制约了优快钻井的发展。分析大牛地气田钻井现状,并借鉴同属鄂尔多斯盆地的长庆气田的成功经验,对螺杆+PDC钻头复合钻进模式在大牛地气田的实用性进行研究。结果表明,复合钻进模式在大牛地气田有广阔的应用前景,复合钻进模式不仅能够达到充分发挥PDC钻头低钻压、高转速效能的目的,而且具有节约成本、提高钻速、防斜纠斜、防止钻具失效等优势。     

深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测

综合考虑天然气水合物生成热力学、温度和压力条件,预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域.针对深水钻井的特点,建立了多相流控制方程组(包括各相的连续性方程和动量守恒方程)、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成热力学方程.针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤.通过仿真算例讨论了在钻进、停钻和压井过程中相关参数对天然气水合物生成区域的影响规律.结果表明:循环流量越高,抑制剂浓度越大,停钻时间越短,节流管线尺寸越大,水合物的生成区域就越小.算例研究还表明,多因素相结合抑制水合物生成的效果比单因素抑制水合物生成的效果更好.依据此计算方法还可对各参数进行优化.图7参16     

大牛地气田水基钻井岩屑危险特性鉴别

大牛地气田勘探开发过程中产生的废弃钻井泥浆在通过泥浆循环分离回用系统后,分离出水基钻井岩屑,形成大量固体废物,需对其危险特性进行认定,以进行下一步处理处置。水基钻井岩屑未被列入《国家危险废物名录》,按照我国危险废物鉴别体系,可采用危险特性鉴别法对其危险特性进一步鉴别。采集不同钻井地层的50份岩屑样品,按照危险废物鉴别标准对样品进行腐蚀性、易燃性、反应性、浸出毒性和毒性物质含量鉴别。检测结果显示,岩屑的pH值在9.39～10.2之间;燃烧速率为0;样品和浸出液重金属、毒性有机物含量均在危险性限值之内,不具有危险特性,不能被判定为危险废物,可按照一般工业固体废物进行管理。     

The characteristics of recycling gas drilling technology

Recycling gas drilling is a new drilling technology. This paper can be divided into three parts, with the purpose of introducing and analyzing the characteristics of this new technology. First, the major equipment characteristic of this technology was introduced. Secondly, compared with conventional gas drilling, Angel’s model was used to analyze the wellbore flow characteristics. Due to the closed loop and the effect of back pressure caused by the equipment, the gas flow rate decreases dramatically during drilling. Apart from this, it is also found that the kinetic energy at the casing shoe is always smaller than that at the top of the collar. The proposing of the drilling limit concept points out the basic difference between the two gas drilling technologies. Lastly, according to the results of the theoretical analysis, gas supplement operations for the wellbore must be conducted. Thus, two gas supplement schemes are presented in this paper, to provide some guidance for field operations.