高酸性气井钻井过程中的井控机理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com天然气工业2008年4月高酸性气井钻井过程中的井控机理*张智付建红施太和袁长帅史学枝(1．“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学2．中国石化西南油气分公司)张智等．高酸性气井钻井过程中的井控机理．天然气工业，2008，28(4)：56—58．摘要川东北高含硫气田的co、HS含量较高，部分气井中的CO、HS已处于超临界状态。CO、H。S在环空流动过程中离井口很近的距离才发生体积突变，极易诱发井喷。为此，从分析超临界状态CO2、Hs的特殊相态特征入手，建立了相应的数学模型，编写了计算机程序，模拟了高酸性高压气井环空温度场、压力场

2、、压缩因子和体积膨胀情况。从模拟计算结果可以看出，在深井中，常规天然气的溢流通常有足够的预警时间，而高酸性气体则在井筒的上部位置发生突然膨胀，引起的天然气溢流几乎没有预警时间。在高酸性气井钻井过程中，需要加强对环空钻井液瞬时流量的监测，尽早发现溢流，确保安全钻井。主题词天然气酸性气体二氧化碳硫化氢井喷井控四川盆地东北川东北高酸性气田(包括罗家寨、渡口河、铁山二、井筒流动数学模型坡、普光等区块)CO、HS含量较高，部分气井中C0和HS处于超临界状态_l。。超临界状态引用Hasan~Kabir方法来计算气液两相混合C0、HS具有黏度小、扩散系数大、密度大、流动性物的压降，其压力梯度方程可写

3、为：好、良好的溶解度和传质特性，并且在临界点附近对(警)=(譬)+(譬)，+(警)温度和压力尤为敏感。其自扩散系数、黏度接近于气体，具有近似于气体的流动行为，这将提高超临界式中：(警)为总压力梯度，Pa／m；(警)为重力压状态CO、HS的运动速度和分离过程的传质速率。超临界状态CO、HS的密度约为液体的1／3，为气力梯度，Pa／m；(警)，为摩阻压力梯度，Pa／m；体的数百倍。这使得它具有类似液体的溶解能力，而且这种溶解能力随着温度和压力的变化而变化。(警)为加速度压力梯度，Pa／m。笔者试图从超临界状态CO、HS的特殊相态特征三、相态特征数学模型人手，探讨相态变化诱发井喷的原因。酸性

4、天然气PVT计算模型选择PR—EOS，形式一、超临界流体对钻井安全的影响如下：在油气勘探开发过程中，由于地层流体压力系Z。一(1一B)Z+(A一2B一3B)Z一(AB—统的复杂性以及勘探开发过程中各种主观和客观因B一B。)=0(2)素的影响，钻入气层后，常会发生地层流体侵入井筒上式中各参数表示的物理意义可以参考石油工的现象，导致井筒发生溢流。天然气从井底到井口业出版社出版的天然气工业标准等。的运移过程中，由于温度、压力的不断减小，气侵流四、计算实例体发生相态的变化。HS、CO由超临界状态转变为气态的过程极短，体积膨胀剧烈，导致在极短的时在井筒流动数学模型和相态特征数学模型基础间内发生强

5、烈井喷。上，通过钻井过程传热数学模型就可以模拟环空的*本文受到中国石油天然气集团公司应用基础研究项目(编号：06A100101)和四川I省应用基础研究项目(编号：o7JYO29—043)的资助。本文作者还有中国石油西南油气田公司输气管理处自贡输气作业区的刘健。作者简介：张智，1976年生，讲师；2005年获原西南石油学院博士学位，主要从事石油工程、油气田腐蚀与防护等教学和科研工作。地址：(610500)四川省成都市新都区。电话：13981828569。E-maiI：wisezh@126．corn·56·维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第4期天然气工业温度场、压力

6、场、流体相态特征分布场。为了进一步压力(MPa)20406080说明问题，进行了相关的模拟计算。模拟井的井身0结构见表1。1o00邑2000表1模拟井的井身结构表300040005ooO图2井下环空不同位置的压力分布图计算井深为5400～5470m，实测稳定最大压管内和环空流体的温度分布剖面见图3，图中红力为58。10MPa，测点关井温度为130℃。气体组色曲线为管内流体的温度分布曲线，蓝色曲线为环分CH4为22．06；CO2为15．32；H2S为空流体的温度分布曲线，黑色曲线为地层原始温度62．17。钻井液密度为1．48g／cm。；排量为25L／s；分布曲线。从图中可以看出，随着管内

7、和环空的温泵压为17MPa。井口温度约为55℃。钻柱结构：度差异较小，但与地层的原始温度差异较大。因此，215．9mmBit+156mmNWDC×9。17m+在高酸性气井环空多相流计算时需要考虑流动状态156mmDC×130．30m+127mmHWDP×对温度分布的影响。156．00m+127mmDP×5823m。温度(℃)20406080100120140在理论模型的基础上，编写了高酸性气井压力0控制软件，利用该软件模拟了沿井深方向的环空压1