【7A文】保护油气层钻井完井技术-井内波动压力.pptx

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1、保护油气层钻井完井技术井内波动压力井内波动压力一、井内波动压力研究状况；二、稳态波动压力研究；三、瞬态波动压力研究；四、管柱许用起下速度。概述管柱（钻柱、套管、油管等）在充有流体的井内运动，可能引起井内压力系统失去平衡而造成井下复杂情况和工程事故。人们对井内波动压力根据刚性管--不可压缩流体理论建立了计算井内波动压力的稳态预测模式和计算方法。随着近20年来管道动态分析和数值流体力学的进展，井内波动压力从过去的稳态分析发展到目前的以弹性管-可压缩流体理论为基础的瞬态分析。井内波动压力的深入研究为井内压力系统控制

2、、井控技术、平衡压力钻井技术、井身结构设计、水力参数优选等现代钻井工艺技术提供了可靠的理论依据，井内复杂流道动态分析是工程流体力学的一个重要实用领域。波动压力的概念及研究意义概念管柱在充有流体的井内运动会产生附加压力，下放管柱产生的附加压力主要是激动压力（surgepressure)。上起管柱产生的附加压力主要是抽吸压力（swabpressure)。这两个压力统称为管柱在充有流体的井内运动时产生的波动压力。井内波动压力可能使井内压力系统失去平衡而引起众多井下复杂情况和工程事故：①油田资料统计表明25%的井喷直

3、接由于起钻速度过高产生抽吸压力而引起；②过高的下钻速度产生压力激动，压漏地层引起井塌、卡钻等恶性事故；③由于抽吸压力使地层流体进入井内而污染泥浆；④激动压力及在环空中引起的高返速是损害油气层的两个重要因素。波动压力的概念及研究意义因此控制井内波动压力值是防正井下复杂情况和工程事故、保护产层的重要措施。在平衡压力钻井技术中，井身结构设计、合理泥浆密度的确定都与井内波动压力有关，困此井内波动压力是钻井工程设计和施工中重要的基础参数。国外研究状况1934年Cannon注意到正常压力或井内泥浆静液住压力大于地层压力许

4、多时，起钻过程中仍然发生井喷。为了研究这个问题，他测定了起钻中产生的抽吸压力，指出抽吸压力很大，足以使地层流体进入井内导致井喷。1951年Goins测出了下钻中产生的激动压力，这个压力将可能引起井漏。1953年Cardwell第一次发表了定量预测井内波动压力变化规律的理论方法和计算图表，由于当时对泥浆流变性认识不足，使之失去实用意义。国外研究状况1954年Ormsby对井内波动压力理论作了进一步推进，他描述了层流、紊流流态井内波动压力计算的数学模式，方法严格，计算结果较准确，但只限于流动泥浆粘滞阻力产生的井内

5、波动压力。1956年Clark发表了理想化的井内波动压力图表并提出了预测井内波动压力的理论公式，在他的理论中不但考虑了泥浆粘滞阻力产生的波动压力，还考虑了由于惯性力引起的波动压力，他的理论比Ormsby和Cardwell的更完善，公式也相对简单。国外研究状况1960年Burkhardt在现场实测了井内压力波动变化规律，在假设和简化条件下提出了一套石油矿场沿用至今的计算方法。这套理论计算模式计算的井内波动压力值与伯克哈特（Burkhardt）实验井实测的井内波动压力值较为吻合，伯克哈特模式在油田应用上有了实用价

6、值。1964年Surch在Burkhardt模式的基础上推导出了寨律流体井内激动压力计算方法。国外研究状况1977年美国AMOCO公司学者Lubinski提出了井内波动压力的动态分析站，并指出井内波动压力稳态分析的局限性，并以弹性管可压缩流体理论为基础，推导出了考虑井内流体的压缩性和流道管壁弹性的计算井内激动压力的动态分析偏微分方程。国外研究状况1983年美国AMOCO公司的Lar修正了Lubinski瞬态井内波动压力数学模型中的许多不足，求得了容律流体井内瞬态波动压力的数值解。为了验证其瞬态模型的正确性，用

7、伯克哈特实验井原始数据，分别以稳态、瞬态分析模式进行了计算，结果表明：在伯克哈特实验井条件下，稳态、瞬态理论计算值与实测井内波动压力值基本一致。随后，Lar又用Clark和Fontfenot在Mississppi和Utah两口4000米以上深井实测井内波动压力原始数据分别进行了稳态、瞬态理论计算，结果表明：瞬态模式理论计算值与实测井内波动压力值吻合，而稳态模式理论计算值比实测井内波动压力值大50-100%。国外研究状况1960年美国人Burkhardt在一口已下9-5/8英寸套管、井深640米的井内实测了井内

8、波动压力。1974年美国人Clark和Forder1ot分别在密西西比(Mississppi）和犹它(Utah）两口深井实测了井内波动压力。Burkhardt试验井稳态、瞬态和实测波动压力对比Mississippi试验井稳态、瞬态和实测波动压力曲线国内研究状况西南石油学院郝俊芳教授石油大学刘希圣教授中国石油勘探开发研究院汪海阁井内波动压力一、井内波动压力研究状况；二、稳态波动压力研究；三、瞬态波动压