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1、气体钻井携带液体最小注气量计算2010正第4卷?第5期天然气技术NaturalGasTechnologyVo1.4.No.50ct.2010doi:10.3969/j.issn.1673—9035.2010.05.012气体钻井携带液体最小注气量计算庞东豪袁骐骥周开吉李勇政(1.中海石油能源发展监督监理技术分公司,天津300452;2."油气藏地质及开发工程"国家重点实验室?西南石油大学,四川成都610500;3.中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司,重庆400021)摘要气体钻井是以空气或氮气作为循环相把钻屑和液滴带到地面的钻井技术,井筒出水未带出的液滴与钻屑混合形成的
2、泥环,会导致岩屑和液体在井底聚集并降低渗透率,影响油气产量.因此,准确预测能携带岩屑和液体的最小注气量是目前亟待解决的问题.基于BoyunGuo的井底压力四相流模型和携带液体最小动能理论,并引入QianFang考虑的雷诺数和液滴球形度的滑脱系数理论,建立了求解气体钻井中携带液体的最小注气量方程,注气量计算结果与现场实测数据非常接近,并得出了相比仅携带固体钻屑,同时携带固体钻屑和液滴所需注气量更大的结论.关键词气体钻井压力携带液体滑脱系t注气量中图分类号:TE242.7文献标识码:A文章编号:1673—9035(2010)05—0035—030引言气体钻井是以空气或氮气作为循环
3、相把钻屑和液滴带到地面的钻井技术.当井筒出水或出油时,由于液体速度较慢,未带出的液滴与钻屑混合就可能形成泥环.泥环抑制了液体流动并增大了井底压力和液体浓度,从而降低了流速和携岩能力,导致岩屑聚集.同时,当钻遇导致压差明显降低的潮湿地层时,由于携带液体的能力不足,液体也可能在井底聚集并降低渗透率u.因此,确定既能携带岩屑又能携带液体的注气量就显得非常重要.BoyunGuo等在2002年的着作中确定了气体钻井的最小注气量,并且发展了计算井底压力的四相流模型151.l四相流模型为了确定井下环境气体的性质,需要准确预测井底压力.BoyunGuo等在2006年已经研究出1个气/油/水/
4、固四相混合流模型.根据这个模型,井深处的压力可由下式得出:?P-Phf+nlI一b144p+m)_tan_t144phf+m)]一nf1+d2e)t=0其中:27.59SQ+870.42(SwQ+SoQ.)+33.82SQ1000Q=一:兰:!!.————一()(2)(3)(4)d:(5)d—————■丽■———一)64.58/".收稿日期:2010—03—08修订日期:2010—08—29本文为中国石化工程技术导向项目"四川地区低可钳}生地层气体钻井提速试验"(编号:G0800—07一KK作者简介:庞东豪(1981一),硕士,从事钻井T程方面的研究丁作.E—mail:393
5、13597@qq-cl(6)天然气技术/35第4卷庞东豪,等:气体钻井携带液体最小注气量计算第5期厂:[1m而(7)譬(10)(8)n=—_(9)丽式中P为井深处的环空压力,Pa;phr为套管压力,Pa;L为计算井深,In;S.为岩屑的重度,kgf/m;Q为钻屑产生的速度,m/S;Sw为地层产水的重度,kgf/nl;Q为地层产水的速度,m/S;So为地层产油的重度,kgf/m;Q.为地层产油的速度,ITI/s;S为注入气体的重度,kgf/ITI;Q为注气量,m/S;为井斜角,(.);为平均温度,K;A为流道横截面积,In;D为井眼直径,m;g为重力加速度,In/S2;厂为摩阻
6、系数;为钻柱和套管的绝对粗糙度,m.2气体的最小动能单位体积气体的动能可由下式表示:式中为单位体积气体的动能,J;P为气体的密度,kg/m;为气体的速度,m/s;gc为单位转换因子.要计算能持续把液滴带到地面所需的最小动能,须求出所需气体的最小速度.液滴在环空主要受到向下的重力和气流向上的拉力.当拉力等于重力时,在气流中自由下落的液滴就达到1个最终沉降速度.Turner等在1969年研究的携带钻屑模型预测了此速度,钻屑最终沉降速度为::02505(11)Jf一.,dz式中为钻屑最终沉降速度,13"1/S;为界面张力,N/m;pL为液体密度,/m;cd为滑脱系数.根据研究,携
7、带液滴到地面的最小气体速度可表达为:≈1.2l(上接第21页)精细处理技术的剖面.由图可见,新剖面浅,中,深层信噪比均优于老剖面,目的层同向轴连续性更好,特别是浅层反射从无到有,浅层背斜构造明显,剖面构造与地面地质构造完全吻合,细节清楚;深层]r8反射由弱变强,可连续追踪.4结论与认识1)通过对地震地质条件的分析,利用双套激发技术和配套浅层精细处理技术,对迪那3号构造进行了地震勘探及资料处理,结果显示:剖面各层信噪比,目的层同向轴连续性较以往地震处理结果均有明显改善;浅层反射从无到有,浅层背斜构造明显,
