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1、第11卷第2期2011年1月科学技术与工程Vol11No2Jan201116711815(2011)2033203ScienceTechnologyandEngineering2011SciTechEngng大庆油田控压钻井作业环空压力的计算11*22李士斌周艳邸百英宋瑞宏(黑龙江省东北石油大学1,大庆163318;大庆油田钻探工程公司钻井工程技术研究院2,大庆163413)摘要根据BeggsBrill的流动型态模型推导出了控制压力钻井环空多相流的压力计算公式;并提出了井口回压对环空流态的影响。提
2、出的计算模型已通过现场试验的验证。试验结果表明其误差只有3%左右,能够指导现场作业。为控制压力钻井技术在大庆油田的应用和发展提供理论依据。关键词控压钻井(MPD)环空压力计算中图法分类号TE249;文献标志码A环空内流体的流动参数预测,一直是钻井施工2.1多相流重力压力梯度计算公式所关心的一个很重要的内容,准确地计算钻井中井假设控压钻井过程中新钻出的岩屑直接被钻[1]筒环空的压力分布对钻井作业是极其重要的。井液冲离井底,以一定流速、均匀分布随钻井液上返,设一定钻速在dt时间内的钻进深度为dh,则钻1大庆油田对控压钻井技术的需求出
3、岩屑的体积为:2DetdQs=dt(1)随着大庆油田勘探开发向深部复杂地层的不4[3]断发展,钻井过程中地层漏失、压差卡钻、窄密度压重力引起的压力梯度具体表达为:力窗口等问题越来越严重。因此,需要研究控制压p=zg=[m+(s-m)-(m-g)]g(2)力钻井技术,形成一套适合于大庆油田的控压钻井z1的设备和工艺技术,来解决油田面临的一系列2.2多相流摩擦压力梯度计算公式[2]问题。对大庆油田的实测情况进行分析,岩屑对环空摩阻影响较大。根据计算模型,对已有公式系数设2控制压力钻井环空多相流压力计算公式定为未知数反算修正,系数为1
4、.276~1.289,取平的推导均值1.2825,公式修正为:0.21.80.8p1.2825QzPz=31.8(3)根据BeggsBrill的以流动型态模型为基础的压z2(Dh-Dp)(Dh+Dp)降计算方法,推导控压钻井环空多相流压力公式。2.3多相流加速压力梯度计算公式即总环空压力是多相流摩擦压力、重力压力、加速考虑岩屑从井底开始随气液流上升有一个加压力之和。速过程,只有加速度为零时流动才稳定,在计算时假设单位质量的岩屑的压缩性小于钻井液的压缩性,远远小于气体的压缩性;假设气体的质量流速2010年9月15日收到,10月28日修改变化远远小
5、于气体密度的变化。加速压力梯度计*通信作者简介:周艳(1985),女,黑龙江省大庆市东北石油大算公式为:学油气井工程专业硕士研究生,研究方向:欠平衡控制压力钻井技MpdzdMzdMz术。Emai:l1985zhouyan@163.com。=zz++(4)z3dzAgdzAmdzAs2期李士斌,等:大庆油田控压钻井作业环空压力的计算333式中:pp地层压力,MPa;3控制压力钻井中井口回压值Ph环空静液柱压力降量,MPa。3.1回压对环空流态的影响4现场试验不同的气液比所代表的环空流态也不同,井口施加回压的变化,直接影响
6、到环空流态的转变。徐深某井位于松辽盆地徐家围子断陷徐东斜以徐深某井的实际数据进行试算:套管下深坡带,设计井深4430m,实际井深4414m,目的层3000m,目的层结束井深4600m,孔隙压力系数主要为营城组火山岩,设计地层压力系数为0.94~331.05,注气量20m/min,注液量1.5m/min,液体1.05。根据该井的实测基本数据进行理论计算,并3密度1.06g/cm。随着井口回压从0.1~3.0MPa且同井底测压接头实测数据进行了对比,理论计算的增加,在同一井深环空气液比呈逐渐下降的趋结果的误差在3%以内,如表1所示。势,如图1所示,特别是在距井口
7、500m范围内尤为表1实测井底压力与模型计算压力对比突出。实测压力模型计算井深/m回压/MPa误差%/MPa压力/MPa337833.5333.180.801.04341934.0333.480.851.62353034.8334.470.951.18366536.1535.270.952.43378241.5240.421.052.64390042.1741.651.001.235结论与建议图1不同回压下气液比随井深变化曲线(1)控压钻井环空多相流压力计算模型,充分当气液比在0~0.2之间,环空为环状流;当气考虑了回压对井底压力的影响及气液加速度压降
8、液比在0.2~0.4之间,环空为泡沫状流;当气液比的
