泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究

《泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究》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、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第4期钻井液与完井液、，01．27NO．42010年7月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJuly2010文章编号：1001．5620(2010)04—0004．03泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究杨虎(新疆浦田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依)摘要泡沫钻井环空流道中的两相流体随压力和温度的变化，其泡沫质量和流速随井深连续减小，当井深超过一定范围时，循环流体的液体体积系数增大，流型发生突变，由泡沫流转换为气泡分散流，气泡间无干扰，不存在高强度液膜，其悬浮能力、切力和流速值很低，无法实

2、现高机械钻速下的有效携岩。该井深值被定义为泡沫钻井的“极限井深”。结合新疆油田泡沫钻井沉砂卡钻的实例，从泡沫的悬浮和携带岩屑的机理研究入手，对现场数据进行模拟和分析，充分论证了泡沫存在携岩的“极限井深”的科学性，认为泡沫钻井超过井深4000m后需进行其携岩能力评价，并采取相应的有效措施以提高泡沫携岩能力。关键词泡沫钻井；携岩能力；极限井深中图分类号：TE242．8文献标识码：A稳定泡沫是由气泡和液膜组成的特殊的气液两干扰区，气泡开始干扰与冲突，球体逐步聚集，黏相流体，其中气体为分散相，虽然液体量很小，但度和动切力增加。第三区域为74％~96％，气体由是

3、表面活性剂的加入使液膜的表面张力大幅度减球形变成平行六面体，这时流体属于宾汉流体或带小，使气泡处于稳定的液膜包裹之中。随泡沫质量屈服值的假塑性流体，是典型的稳定泡沫区。第四不同，其流变性和稳定性有所不同，从而导致泡沫区域为雾区[1-2]02流体的悬浮和携岩能力沿环空流道有所变化_1]。从·爸12．08泡沫的悬浮和携带岩屑的机理研究人手，提出了泡1．5沫钻井携岩“极限井深”的概念。结合新疆油田泡沫委1．0钻井沉砂卡钻的实例，对现场数据进行模拟和分析，慧0．5匿嗵0．0器论证了泡沫存在携岩的“极限井深”的科学性。赠泡沫质量1泡沫流体携岩能力分析注：1lb／

4、lO0fl=O．48Pa。图1泡沫黏度和屈服值随泡沫质量的变化规律泡沫流体的悬浮和携岩能力是油气田钻井作业的重要性能。其悬浮性和携砂能力主要受流变性、泡沫处于稳定泡沫区时，钻屑或砂粒的体积一泡沫质量和环空流速的影响[1]。1971年，Mitchell般比气泡要大许多倍，砂粒基本上被气泡撑托着。给出了不同泡沫质量情况下泡沫的结构状况和黏砂粒要下沉，就迫使气泡变形，或被挤出一条通道度、动切力的关系(见图1)，且把泡沫流体按其质时才能发生。由于砂粒的质量不足以使气泡变形，量差异划分为4个区域。第一个区域为0～52％，因此泡沫的悬浮能力是很强的。根据一些学者实

5、测，称为泡沫分散区，此时气泡是球形且互相不接触，砂粒在泡沫中的沉降速度极小，泡沫的悬浮能力比属于牛顿流型。第二区域为52％～74％，称为泡沫水或冻胶液大10～100倍。直径为0．5～0．8mrn的第一作者简介：杨虎，博士，SPE会员，高级工程师，入选新疆自治区高层次人才库，毕业于中国石油大学(北京)，主要从事水平分支井、钻井提速技术、欠平衡钻井和储层保护等技术的研究工作。地址：新疆克拉玛依市勘探开发研究院工程所；邮政编码834000；电话13909907750／(0990)6869144；E—mail：yanghu@petrochina．CON．crl

6、。学兔兔www.xuetutu.com第27卷第4期杨虎：泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究5压裂砂在泡沫质量为70％～80％的泡沫流体中，自沫携岩流速和悬浮力骤降(接近于0)。然沉降速度仅为0．3×10～～0．6×l0～m／s。因此，砂粒在高质量的泡沫中的沉降速度可忽略不计。。雾区泡沫的悬浮能力和携砂能力还取决于泡沫质量，其变化规律如图2所示。l雾fI泡沫j璺、{靛＼泡沫流速0．635m／s／-R＼、稳定泡沫II气泡分散濂耀处、抱沫流速=0．2{；4m／s＼‘～lli一分散图3井筒泡沫流型分布图液体体积系数(1一泡沫质量)图2不同泡沫质量与携岩能力的

7、关系曲线3泡沫携岩“极限井深”的实例论证为了保持良好的举升能力，井底泡沫质量应保风19井为新疆准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带持在60％以上，低于该值泡沫趋于分散气泡流型，的一口重点探井。该井钻探目的为勘探二叠系佳气泡分散后的悬浮能力明显下降，其携岩能力主要木河组火山岩体的含油气情况。风19井设计三开取决于液体的性能和流速；井口泡沫质量应保持在井身结构为：表层套管下至井深494m(封疏松漏84％～97％，超过97％后，泡沫变成雾流，泡沫流层)；二开采用311．2ITI1TI钻头进行常规钻井液钻体已失去稳定性，携砂能力立刻下降，其携岩能力进，下入西244．5m

8、m套管至井深3640m(封风城主要取决于气体流速【】。]。另外，不同介质的清洗组)；三开采用2