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《硬关井水击问题及减小水击措施的探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、DOI牶牨牥牣牨牫牰牫牴牤j牣odpt牣牪牥牥牰牣牥牫牣牥牪牥第28卷第3期石油钻采工艺Vo.l28No.32006年6月OILDRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGYJune2006文章编号:1000-7393(2006)03-0068-03*硬关井水击问题及减小水击措施的探讨1,21,23234骆发前何世明黄桢李荣范兴亮陈远儒(1.西南石油大学,四川成都610500;2.塔里木油田公司,新疆库尔勒841000;3.四川石油管理局川东开发公司,重庆400021;4.四川石油管理局国际工程公司,四川成都
2、610051)摘要:通过对各种关井方式优、缺点的比较,指出了解决硬关井时水击问题的工程意义。对于硬关井来说,水击造成的危害是不容忽视的,必须采取有效措施,从分析井内气、液、固三相流中水击波速入手,推导了水击压力波的传播速度计算公式,结合相应的控制方程对其进行了简要的分析以及实例计算。最后,在分析了各种减小水击压力的方法后,提出在井口加装储能式空气罐控制水击压力的尝试,而且对设有空气罐和未设空气罐的不同井口装置进行了水击压力的理论研究,计算表明,井口安装有空气罐时能够有效地控制水击,这一认识对现场钻井生产具有一定的指导意义
3、。关键词:硬关井;水击;措施;空气罐中图分类号:TE22文献标识码:A在井底发生溢流的情况下,必须马上采取关井使模型简化,作如下假设:(1)气泡浓度分布均匀且措施。此时的钻井液柱压力已经不能平衡地层压和周围液体的流速一致,即固、液、气三相的流速相力,井口套压会较高,再加上井口阀门瞬时关闭所产同;(2)硬关井时由于阀门关闭时间短,可以认为阀生的水击压力,很有可能造成井喷失控。常用的关门为瞬时关闭(JardineSI);(3)在井筒内,钻井液[1]井方式分为软关井、半软关井和硬关井3种。采的流动为一元流动,且钻井液为均质流体
4、。取软关井或半软关井,由于关井时间较长,将会引起假定管道内初始流速为vm0,阀门关闭时间段地层流体进一步侵入井眼,最终引起井口、套管鞋处△t后流速为vm1,流速差为△vm。A为环空断面面及井底的压力不断增加,使井控工作难度增大。硬积,△A为管道膨胀的面积增量,见图1。则推导[3]关井时关井迅速,地层流体进入井筒的量少,关井套得到考虑气体与固体影响的水击波速计算公式压小,压井作业时井口承受的压力也低,但会引起较El/ρmam=(1)大的水击压力,造成对井口及井眼的冲击震动,若控ElElElD(1-Cs-Cg)+Cs+Cg+
5、制不好,有可能破坏井口装置,造成井喷失控。国内EsEgEpδ外钻井工程中对水击问题的探讨较少。国内李相方[2]等进行了一些理论计算,并没有对水击问题提出具体地解决措施。因此,在分析研究的基础上,提出用空气罐减小硬关井时水击压力的思路,并对此进行了理论计算,绘制了相应的对比曲线。1三相流中水击波速计算公式井内流体的压缩变形由固体颗粒的压缩量、液体的体积压缩量和溢流气体的压缩量三者组成。为图1水击波速发生时的井口简图*基金项目:中国石油天然气集团公司科技攻关项目“复杂条件下高压高产气井压力控制系统研究”的部分内容(03B20
6、91200)。作者简介:骆发前,1965年生。1988年毕业于西南石油学院钻井工程专业,长期从事钻井技术研究与生产管理等工作,高级工程师。电话:13709969136,0996-2176318,E-mail:luofq-tz@petrochina.com.cn。骆发前等:硬关井水击问题及减小水击措施的探讨69由式(1)可知,在不同介质的井内,压力波以不m/s。此时井口产生的水击压力为1.47MPa,再加同的速度传播。井内的溢流气体越多,那么在气液上地层压力与钻井液柱压力之差12.3MPa,势必对固三相流中波速就会越小;固
7、相含量越多,则波速越井口装置有较大的冲击,如果不加以防护,严重时甚大;管材的弹性越大,就越能减缓压力波的传播速至有可能破坏井口,造成井喷失控。度;套管的直径与壁厚之比越大,波速就越小。3采用空气罐减小水击2水击压力的控制方程控制或减弱水击的一个有效办法是延长阀门的[5]根据流体的连续原理,在考虑了流动时的摩擦关闭时间。关阀时间越长,阀门处的水击压力越阻力项后,其流动瞬变规律可以由下述简化了的流小。这就是半软关井方式。但这种方法对于希望迅体动力学方程组控制。速、完全的关闭井口的硬关井方式显然行不通。连续方程如果井底溢流一发
8、生就及时地关井,此时井口2P2vfρmvv流速较小,即使采用硬关井方式关井,水击压力也不+ρmam+=0(2)tx2D大。运动方程采用适当增大钻井液黏度的方法也可减少硬关v1Pfvv井时的水击压力。但是,流动摩阻太大,既多消耗泵+++ΔF=0(3)tρmx2D功率,又可能制造井下事故,不是理想的办法。通过其中,流动的
