气举反循环技术在石油钻井中的适应性分析

气举反循环技术已广泛应用于地热、水井、地质勘探等领域,表现出了良好的防漏效果。将气举反循环技术应用到石油钻井中,可有效降低浅表易漏地层的漏失风险,实现钻井提速提效的目的。从设备配套与工艺流程角度评价了气举反循环技术与石油钻井技术的差异性,优化了配套设备,设计了正反循环切换系统;并开展了现场试验。试验结果验证了该技术在石油钻井领域的适用性,为气举反循环技术在石油钻井中的推广应用奠定基础。     

超厚砂卵石地层气举反循环钻探工艺

采用气举反循环的钻探工艺，在孔径为3．0m、厚度为33m的超厚砂卵石地层桩基础施工中，改进了钻进施工工艺方法。研究结果表明：采用改进后的泥浆循环系统，提高了排渣的效率，实现了边正常钻进边排渣的工，作流程，在实际工程应用中具有可操作性；通过研究孔壁稳定与泥浆指标、孔内水头位置进行工程试验，获得的泥浆粘度比常规值低，节约了造浆成本，提高了钻探效益。此外，提出一个斯的钻杆孔内有效气量的简化计算公式。     

气举反循环在地下连续墙施工中的应用

该文根据工程实例,说明了气举反循环清槽在地下连续墙施工中的应用方法及使用效果,为提高地下连续墙施工质量提供了一种有效途径。     

煤层气同心管气举排水工艺参数的确定方法

煤层气井在产气之前需要进行排水降压作业,同心管气举通过在生产油管中加入小油管,可以为气举提供注气通道的同时,又不影响油套环空作为气井的产气通道。结合固相颗粒在垂直气液两相流中的运移模型,给出了同心管气举条件下,不同粒径煤粉颗粒排出井筒所需要的气液流速条件。通过同心管环空气液两相流压力计算,给出了同心管气举阀安装位置的设计方法,并结合煤层气井排采过程中煤层气井的生产动态特征,给出了注气量的确定方法。对同心管气举排水工艺进行了现场试验,分析了试验气井的实际排采曲线,证明同心管气举排水工艺的可行性,以及气举参数设计的合理性。通过计算排采阶段同心管的气举效率,表明该工艺在整个试验阶段可以保持较高的举升效率。根据煤粉排出的临界条件,判断以及预测煤粉在井底沉积的可能性和时间。     

塔里木油田却勒四井反循环压井方法

目前油气钻井的难度和深度不断加大,井眼压力与温度较高,尤其是塔里木油田却勒四井这样的高压气井,井控问题日益突出,最为核心的问题就是选取合适、有效的压井方法。文章通过介绍反循环压井法的工艺要求,给出了套压与磨损处受压的计算方法,结合塔里木油田却勒四井的实际数据,对这种方法与司钻法及工程师法做了对比分析,进一步说明这种压井方法更为安全可靠。     

气力提升装置工作效率分析及实验研究

气力提升装置常用来于水下提升一些低重度的物料,而本实验中需使用气举装置所提升的铁渣位于水下5m,密度达5.0×103kg/m3左右。本文对影响气力提升装置工作效率的主要因素进行了分析,并有针对性地设计出新型气力提升装置。经过提升铁矿渣实验表明,使用气举提升大密度物料的方法是可行的。     

气举柱塞偏心环空间隙流场数值分析

柱塞气举利用井底压差推动柱塞沿井筒运动,依靠柱塞与管壁间隙密封举升上部液体至井口,达到排水采气目的。目前,针对柱塞实际运动中发生偏心对气举密封的影响认识不够清晰,导致无法进一步优化柱塞密封结构和工艺参数。为此,利用气液两相分层流动数值计算方法,讨论了紊流槽内相含率和速度场变化规律,并分析其多道密封机理,获得不同偏心距导致的环空间隙差异条件下柱塞密封效果。研究结果表明：当柱塞与油管轴线处于同心状态作业时,根据特定场合设计的柱塞外壁紊流槽的密封效果可以满足气举要求,但由于柱塞运动时很难保证同心,随偏心距逐渐增大,柱塞与油管间隙增大导致其密封效果逐渐变差。在偏心距为0.9 mm时,窜气量相比同心状态增加140.33%,大量气体发生滑脱;偏心距为1.5 mm时,液体以0.29 kg·m-3的速度泄露至柱塞下方区域。故偏心状态对气举柱塞密封性能的影响不容忽视,对此修正柱塞偏心环空状态下的运动方程,以探究柱塞偏心后对启动压力和单次循环排液量的影响。     

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻则带屑不好,钻井效率低;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证,研究结果对空气雾化钻井生产实践有重要的指导作用。     

页岩气钻井岩屑运移规律仿真分析

页岩气水平井钻井过程中岩屑在重力作用下极易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,清洁难度大,进而导致井底高摩阻、高扭矩和阻卡,严重时造成卡钻、钻具断落井下安全事故。基于液固两相流理论,建立了三维井眼环空岩屑运移模型,通过控制变量法分别分析了钻杆转速、排量、岩屑粒径、偏心度、井斜角度等因素变化对环空井筒岩屑体积分数及运移轴向速度的影响规律。研究结果表明：随着转速和钻偏心度增大,岩屑体积分数降低及轴向速度增大;随着岩屑粒径增大,岩屑体积分数增加及轴向速度降低;随着井斜角降低,岩屑体积分数降低及轴向速度增加。可见提高转速、钻井液排量和控制钻头破坏岩屑粒径大小有利于提高井眼清洁,降低井下安全事故。     

水合物藏钻探中的环空多相流溢流特性研究

含天然气水合物相变的环空多相流动问题是天然气水合物藏钻探过程中井筒流体力学问题的一个关键．考虑天然气水合物的相变,建立了溢流期间环空各相流体的连续性方程、动量方程以及能量方程．模拟计算结果表明：溢流期间,天然气水合物的生成区域会随着循环流量的增大或抑制剂浓度的提高而减小,可通过增大流量和抑制剂浓度使水合物的生成区域脱离海底,减小防喷器管线被堵塞的危险;水合物的生成使环空中气体体积分数降低,泥浆池增量减小,给溢流检测带来延迟;当检测到有气侵发生时,水合物藏分解速率比较小时,井筒中生成水合物的可能性要比分解速率大的情况下更为严重;水合物相变对井底压力的影响较小,在工程中计算井底压力时可以忽略;由于天然气水合物的生成使得关井套压值不能真实反应气侵情况,而且随着时间的增加情况会更加严重．     

泵吸反循环钻进工艺在降水工程中的应用

以煤电厂、商场工程为例,介绍了泵吸反循环钻进工艺在降水工程中的应用.     

气井溢流反循环压井理论研究与应用

随着我国油气开发过程中钻井深度不断增加,井控问题越来越重要。而目前处理气井溢流常采用常规压井方法,如司钻法和工程师法,这些方法可能会导致井口套压过大,从而超过其安全承受范围造成事故。反循环压井法是一种从环空泵入压井液,从管柱内,排除溢流气体的非常规压井法。本文在前人的基础上根据气体溢流速度,推导出了防止气窜的最初压井排量。由于环空摩阻和管柱内摩阻差别较大,本文根据现场经验,给出了压井过程中循环压力安全附加值,并根据气体状态方程推导出了反循环压井过程中循环压力和立管压力变化的数学模型,同时分析了压井过程中循环压力和套管压力的变化趋势,最后编制了计算程序。实例计算表明,所编制反循环压井法模拟计算程序计算结果正确,可用于反循环压井过程中的模拟计算。     

钻井液堵漏材料研究及应用现状与堵漏技术对策

井漏是目前钻井过程中常见且难以治理的井下复杂事故之一,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一.复杂地层钻井过程中,常用堵漏材料存在对漏失地层适应性差、抗温性能不佳、承压能力和驻留能力差等问题,缺乏科学的堵漏对策,导致一次堵漏成功率低、堵漏方法难以复制.阐述了桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、吸水/吸油聚合物堵漏材料、聚...     

反循环压井方法

反循环压井方法过去在修井井控中使用较多,它具有排除溢流时问短、地面泥浆增量少,以及套压低等优点,因此必要时在完井或钻井井控中心也可以考虑使用.本文介绍了反循环压井法的工艺要求,给出了包括流动阻力影响的立压与套压计算方法,并用计算实例对这种方法与普通司钻法及工程师法进行了对比分析。     

非开挖水平定向钻喷射式反循环扩孔器设计及其排屑性能试验

为解决大直径水平定向钻扩孔施工中环空岩屑清理困难的问题,基于射流泵原理设计了一种水平定向钻喷射式反循环扩孔器,并通过室内试验研究了其排屑性能.室内试验选取了3种粒径的石英砂颗粒(0.5～1、1～2和2～4 mm),配制了2种不同马氏漏斗黏度的泥浆,采用控制变量法研究了岩屑粒径、泥浆类型、扩孔器转速和岩屑浓度等因素对反循环扩孔器排屑效率的影响.试验结果表明:单纯考虑反循环形成抽吸作用设计的扩孔器,实际排屑效率较低,凸起的牙轮结构搅拌作用和扩孔器与孔壁紧密贴合两方面因素对提高岩屑排除效率有积极影响;在一定条件下,岩屑粒径越小,泥浆黏度越大,岩屑浓度越大,喷射式反循环扩孔器的岩屑排出效率越高;当其他条件一定时,岩屑排出效率在扩孔器转速为40 r/min左右达到最大值;在试验条件允许的范围内扩孔器最大排屑效率高达73.15％,具有很强的实用价值.     

反循环钻进成孔灌注桩的施工技术及分析

在反循环钻成孔施工前，必须根据工程地质条件进行钻孔机械选型、反循环用泥浆流量计算，并根据计算进行泥浆泵的选择，施工时根据施工场地的地表水和地下水及表层土质情况选择埋设护筒的方法，进行泥浆制备、反循环钻进控制、清孔、钢筋制作安装以及灌注水下混凝土等工序。     

充气钻井环空弹状流稳态流动模型与实例验证

国内外针对弹状流(段塞流)管流的力学模型研究很少,且计算误差较大,无法应用于钻井工程。为此,针对充气钻井开展环空气液弹状流稳态力学模型研究,可准确预测和设计井筒流体参数。首先,借鉴国外研究成果,对钻井气液两相管流型态进行描述分析,推导出环空弹状流与泡状流的转换判别关系式,认为环空充气钻井液主要出现泡状流和弹状流两种流型,且充气钻井井深小于300 m的环空内为弹状流。然后,建立环空弹状流单元的物理模型,并对其流动参数进行解析计算。依据管流机械能守恒定律,建立充气钻井环空弹状流稳态力学模型,并给出数值解法。通过两井连通充气钻水平井(DNP02井)的实钻模拟,计算出的环空流动参数与现场实测数据非常吻合,误差小于5%。证实模型的理论体系完整,计算结果满足钻井工程需求,具有很好的通用性。     

连续循环阀钻井技术在番禺油田大位移井的应用

番禺油田大位移井φ215.9 mm井段钻进过程中,面临井段深、稳斜段长、稳斜角度大、岩屑易堆积、钻遇断层、钻井液安全密度窗口急剧减小、全井段采用油基钻井液钻进、黏度高、静切力大等钻井技术问题。为此,引入连续循环阀钻井技术,分析了该技术在PY10-5-A1H井φ215.9 mm井段的应用效果。结果表明,全井段1 026 m当量循环密度波动值小于2.3%,井内循环压力稳定,扭矩波动平稳,平均机械钻速高达19.30 m/h,井眼清洁状况良好,减少不必要的循环划眼和短起下钻,缩短非钻进时间,提高钻井效率,安全平稳钻过断层,未发生任何漏垮卡等井下复杂情况。总结了现场应用中出现的切换循环通道瞬间对钻杆和水龙带的冲击、MWD信号传输受干扰等问题,提出了应对措施和改进方案。