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1、56西部探矿工程2010年第7期充气钻井井底压力影响因素分析*12李勇,杨儒周(1.川庆钻探工程技术研究院,陕西西安710000;2.兰州石油机械研究所,甘肃兰州730050)摘要:阐述了充气欠平衡环空流型的判断方法,给出了不同流型摩阻压降计算的数学模型,并考虑了环空岩屑对井底压力的影响,采用微分迭代的方法求解井底压力。利用编写好的程序模拟井口回压、注气流量和机械钻速对井底压力的影响关系和规律,得出一些指导充气欠平衡钻井的有益的结论,对进一步深化和
2、完善充气欠平衡钻井和井控理论研究以及现场应运具有重要的现实意义。关键词:充气欠平衡钻井;多相流;井口回压;井底压力中图分类号:TE242.6文献标识码:A文章编号:10045716(2010)07005603欠平衡钻井是继水平井之后的最具发展前途的钻<0.25<0.520.5井技术之一,近10年来国内外的工作者对此展开了广1.120.48g(l-g)0.6m0.08vm>5.88D()()泛的研究。在欠平衡钻井中使用较多的是充气钻井液,ll这种欠平衡钻井方式具有安全、便于实施和控制、当量段塞流
3、:vsg>0.429vsl+0.357v0222可调范围较大等特点,具有广泛的应用前景。充气欠平及gvsg<25.4lg(lvsl)-38.9(如果lvsl>74.4)221.72衡钻井技术作为一项油气田勘探开发的新技术,与其它或gvsg<0.0051(lvsl)(如果lvsl<74.4)0.25新型钻井技术一样,工艺技术是核心。而欠平衡钻井工g(l-g)过度流:Vsg<3.12g艺的核心就是井底压力的研究与控制,因此,如何更精222及gvsg>25.4lg(lvsl)-38.9(如果gvsg>
4、74.4)确的计算井底压力,并对井底压力实施控制是充气欠平221.72衡钻井成功实施的关键。或gvsg>0.0051(gvsg)(如果gvsg>74.4)0.25充气钻井钻杆内为气液两相流,环空内为气、液、固g(t-g)环状流:vsg>3.12g三相流,计算井底压力需要根据不同井段的不同流型选式中:vsg、vsl、vm气相折算速度、液相折算速度和混择不同的计算模型,采用微分迭代的方法求解。而且注合物速度;气流量、井口回压、机械钻速等钻进参数都对井底压力g、l、m气相密度、液相密度、混合物密度
5、;有影响。1液相粘度;1井底压力计算模型、vt、v0表面张力、泰勒气泡上升速度、单个1.1流型判别方法从18世纪至今,两(三)相流体在管内和环空流动、气泡上升速度。静态流变参数已经有大量的计算公式,但现在大家普遍由以上公式可以看出环空流型的判断比较复杂,需认为1986年Hasan和Kabir提出的HK模式,从整体要借助计算机程序才能实现。上看,同实际情况吻合性好,偏差较小。HK模式将流1.2压降计算模型型分为泡状流、段塞流、过度流和环雾流四种。实际充多相流体在环空井眼中的流动计算非常复杂,由于气钻井
6、的环空流型主要是泡状流和段塞流,过度流和环多相流体流动特征参数(流量、流动速度、含气率)受状雾流只有在注气量很大或者井喷时才会出现。态方程控制在不同井段有不同的流型(泡状流、段塞流、泡状流:过度流、环雾流),不同井段的不同流型段需采用不同的<0.25vsg<0.429vsl+0.357vt计算模型。实践证明,在正常的充气欠平衡钻井过程*收稿日期:20090407第一作者简介:李勇(1981),男,助理工程师,现主要从事钻井技术的研究和应用工作。572010年第7期西部探矿工程
7、中,主要是泡状流和段塞流,过度流和环状流只有在注近的下部微分井段进行同样的计算,这样至上而下迭代气量很大或者井喷时才会出现。计算出的液柱压力和环空摩阻的和就是该微分井段对泡状流:应井深处的压力。该过程循环往复,直到计算深度为井vsg眼深度,整个计算过程结束。最后一个微分井段计算所=c0vm+vt得的压力就是井底压力。2(dp)2fmvmm3计算实例分析fr=C0=1.2dzD基本数据:基本原始数据和条件为:井深3000m;钻段塞流:头直径215.9mm;钻杆直径0.127m;钻
8、井液流量2vsgdp2fmvll=()fr=(1-)C0=20L/s;钻井液稠度系数0.2cp;流性指数0.8;机械转速c0vm+vrdzD360r/min;钻井液密度1.04g/cm;井口温度20;注入1.18气相空气,气体粘度为0.000183Pas。过度流:计算同段塞流C0=1.01
