气体钻井携岩关键点多相流动规律研究

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1、第33卷第1期石油钻采工艺Vol_33No．12011年1月OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYJan．2011文章编号：1000—7393(2011)01—001603气体钻井携岩关键点多相流动规律研究肖国益赵向阳孟英峰朱化蜀练章华李皋(1．西南油气公司工程技术研究院，四川德阳618002；2．西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川成都610500)摘要：气体钻井环空井径的扩大与缩小、部分泥包、变径截面等对环空流场和岩屑运移的影响很大。建立了气体钻井携岩关键点多相流动物理模型、数学模型，采用室内大型流动实验、CFD数值模拟和

2、现场实例验证的手段，对携岩关键点进行多相流动分析发现，变径截面一钻铤与钻杆过渡点、套管井段与裸眼井段的过渡点、井径的扩大与缩小井段，钻杆某处的泥包点，这些点由于边界层分离而形成的尾涡回流区，岩屑在这些回流区容易滞留、堆积，在这些回流区容易导致携岩不畅。气体流经钻杆与钻铤交接面处，气体的压力、速度都相应减小，在此处的气体携岩动能最小，环空岩屑浓度最大。最小气量的选择应该以携岩关键点处所需的最小能量为一个参考依据。关键词：气体钻井；携岩关键点；多相流动；数值模拟；规律研究中图分类号：TE242．6文献标识码：AResearchonmultiphaseflowinglawofc

3、uttingtransportationkeypointingasdrillingXIA0Gu0yi，ZHA0Xiangyang，MENGYingfeng，ZHUHuashu，LIANZhanghua，LIGa0(1．EngineeringtechnologyInsitituteofSouthwestBranch，SINOPEC，Deyang618002，China；2．StateKeyLaboratoryofOilandGasGeologyandExplorationceSouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)A

4、bstract：Duringgasdrilling，theincreaseordecreaseofannulardiameter,partlyballingupandsectionchanginghavegreatefectonannularflowfieldandcuttingtransportation．Throughmultiphaseflowanalysisandnumericalsimulationatkeypointofcuttingtrans。portationitwasfoundthatcutingwaseasytoholdupandpileupatthe

5、transitionpointofdrillingcollarsanddrillingpipe，thetransitionpointofcasingandopenholesection，theincreaseanddecreasediametersectionandthebailinguppoint，astheyformedreflowareabytheboundarylayerseparation．Theseareasmayleadtocuttingtransportationdificult．Whilegasflewthroughcrosssectionofdrill

6、col—laranddrillpipe，gaspressureandspeeddecreasedandcuttingtransportationcapacityisminimum，whiletheannularcuttingsdensityismaximum．Theminimumgasraterequirementforcuttingtransportationshouldbebasedontheminimumcapacityatthekeypoints-Keywords：gasdrilling；cuttingtransportationkeypoint；multipha

7、seflow；numericalsimulation；lawstudy气体钻井过程中，携岩关键点处截面突然增意义。大，导致该处流体流速突然降低、体积突然膨胀、压1携岩关键点多相流动物理模型力和密度减小，从而造成该处的流速在环空中是最低的，按照最小速度理论该过渡区域就是气体钻井气体携带岩屑至钻铤顶部等处，环空面积突然过程中携岩的危险点。分析气体和岩屑在这些区扩大，由于气体具有较强的可压缩性，在上返到该处域中的流动规律对合理气量、注入压力选择有重要时，气体将发生较大的膨胀。在该处有一个较大的基金项目：国家科技重大专项专题“低渗气藏