定向井倾斜井段环空中幂律流体的稳态波动压力

以幂律模式为基础，从理论上分析了管柱在定向井倾斜井段上下运移时，稳定层流条件下钻井液粘性产生的波动压力．建立了同心环空中波动压力的解析模式，并在此基础上导出了偏心环空中幂律流体稳态波动压力的近似公式，从而为波动压力的计算提供了可靠的理论依据和计算手段，为定向井井身结构设计及井内压力控制提供了重要依据．为便于现场应用，绘制了不同情况下波动压力系数的变化规律图版．     

偏心环空中稳态波动压力的理论研究

本文从理论上分析了偏心环空中管柱上下运行时引起的波动压力,导出了偏心环空中幕律流体的稳态波动压力的计算公式,从而为波动压力的计算提供了可靠的理论依据和计算手段,为大斜度井和水平井井身结构设计及井内压力控制提供了重要依据．为方便现场使用,给出了有关系数的计算图板。     

定向井破裂压力预测方法及计算参数敏感性分析

定向井破裂压力预测是正确设计安全钻井液密度窗口,确保井壁稳定,减少井漏、井塌而引起的井下事故的基础。利用测井资料可以方便快捷地计算定向井破裂压力,使用Eaton模型、Stephen模型和多孔弹性模型对4口井3个深度点分别进行了地层破裂压力计算分析,并给出了3种方法计算地层破裂压力的误差,结果表明多孔介质弹性斜井模型更为适应任意井斜、方位的斜井,可达到较高的精度。同时,对影响该模型中破裂压力大小的计算参数进行了敏感性分析,为准确分析定向井破裂压力提供了重要技术参数。     

偏心环空中Robertson-Stiff流体的波动压力计算模型

用窄槽流动模型模拟流体在偏心环空中的流动,结合流体流动的控制方程和Robertson-Stiff流体的流变方程,建立了稳态层流条件下的波动压力计算模型。利用自适应的辛普森积分法对其进行了数值求解,并对波动压力的影响因素进行了分析。结果表明,建立的Robertson-Stiff流体在偏心环空中的波动压力计算模型预测结果准确,采用的数值求解方法精度高,与已有的偏心环空波动压力计算模型结果对比误差在10%以内;在井眼环空处于完全偏心的情况下,波动压力梯度降低为同心环空的50%左右;当流性指数和管柱井眼尺寸比较大时,要对起下钻的速度严格限制。     

水平井水平井段环空压耗模式的建立

在考虑了环空中岩屑颗粒同时存在推移质和悬移质运动的情况下，利用能量平衡方程，建立了水平井段环空压降的理论模式。在大量实验基础上，得到了环空压耗的经验模式。利用现场两口水平井资料对经验模式进行了验证。结果表明，该模式可用于大斜度井段和水平井段环空压耗的预测，井为水平井水力参数设计提供了理论基础。     

水平井水平井段环空压耗模式的建立

在考虑了环空中岩屑颗粒同时存在推移质和悬移质运动的情况下，利用能量平衡方程，建立了水平井段环空压降的理论模式，在大量实验基础上，得到了环空压耗的经验模式．利用现场两口水平井资料对经验模式进行了验证．结果表明，该模式可用于大斜度井段和水平井段环空压耗的预测，并为水平井水力参数设计提供了理论基础．     

各向异性油藏定向井表皮因子计算方法研究

为了研究定向井近井地带储层渗流规律对表皮因子的影响,采用坐标变换方法将渗透率各向异性介质转换为各向同性介质,建立了适应于各向异性油藏任意井眼轨迹的定向井裸眼完井表皮因子计算模型。在此基础上,应用该模型研究了由于井斜和储层污染产生的表皮因子随井斜角、方位角的变化规律。计算分析表明：在各向异性油藏中,定向井的井眼轨迹对表皮因子具有重要影响。井斜角的减小会导致井斜产生的表皮因子增加,而井斜角、方位角的减小均会导致储层污染产生的表皮因子增加。该模型适用范围广泛,能够为进一步研究定向井的产能提供依据。     

小井眼钻井环空压耗计算与分析

环空水力学是小井眼钻井的关键技术,通过对钻井水力参数的分析和研究,结合小井眼钻井的实际情况,采用合适的流变模式来描述小间隙环空中的流动规律．并应用非牛顿流体力学的基本原理建立偏心环空螺旋流模型,对小井眼情况下的环空压耗进行了计算,进一步对小井眼环空中的压力损失进行了研究．所选择的模型层流时为偏心环空螺旋流模型,紊流时为考虑广义雷诺数、范宁摩阻系数、水力直径的模型．分别运用当量直径和水力直径,层流时通过迭代、积分,紊流时通过修正系数进行了求解,并与实验和现场数据相比较,经验证,此模型基本上满足现场需要．结果表明：①在小井眼钻井中,环空中的压力损失远大于常规井;②钻杆偏心及高转速对环空压耗的影响很明显;③在窄的环空间隙,需要建立准确的环空压耗模型来调整泥浆密度及钻井液的流变性能．     

雁翎油田注入氮气沿微环隙窜流的可能性分析

氮气沿微环隙窜流的可能性是雁翎油田注氮气前需要研究的一系列潜在的渗漏因素之一。加压水泥胶结测井资料和微环间隙宽度计算表明，雁翎油田注入的氮气沿雁３４０井微环隙窜流的可能性最大，其次为雁斜１井，而雁２２井和雁４５井可能性不大。从４口井加压水泥胶结测井资料可以看出，雁２２井和雁４５井只有部分井段存在微环隙，雁３４０和雁斜１井在雾迷山组油藏主要盖层是下第三系沙二、三泥岩段，此泥岩段存在连续的微环隙，本文为此建立了计算模型．在无加压测井声波响应特征难以区别微环隙和部分胶结时．需要进行加压测井。加压测井的压力可通过井史套管受力分析事先估计出来，现场测井时再选取最佳测井压力。方法是将测井仪器停在可能存在微环隙的深度，逐步加大井口压力，直至声幅值不再下降，此时的压力为最佳测井压力。     

利用张力样条模拟定向井井眼轨迹的方法研究

根据张力样条的特性及定向井井眼轨迹的形成规律,提出了用张力样条模拟定向井井眼轨迹的方法.详细介绍了用张力样条法确定定向井井眼轨迹的步骤.利用这种方法可以计算定向井任一点的空间位置.实例计算结果表明,在已知任意个相邻测点之间,用张力样条插值计算未知测点的井斜角和方位角,与实测值相比,误差很小,满足实际井眼轨迹计算的要求,具有实用价值,为定向井井眼轨迹的计算提供了一种新的方法.     

钻井环空固液两相流压降模型理论分析

针对直井钻进过程中环空内岩屑运移的特点，对环空中固液两相流动压降进行了理论分析。采用因次分析的方法综合考虑了影响压降的诸多因素，导出了固相摩阻系数与傅劳德数之间的关系，提出了总摩阻系数的理论计算公式，修正了过去计算环空压降时忽略固相引起的压降，为准确进行水力优化设计提供了参考依据。     

大位移井套管下入摩阻预测新方法

以往大位移井的套管柱摩阻计算没有考虑波动压力的影响,现在考虑波动压力影响的基础上优化了套管柱的摩阻计算模型,并以西江大位移井A22井为例定量计算了套管下入过程的摩阻。计算结果表明考虑波动压力的套管摩阻预测值比不考虑时更符合实测值,考虑波动压力的摩阻预测模型更适合作为指导套管下入的依据。另外在套管下入摩阻较大的关键井段,考虑波动压力的摩阻预测值比实测值仍然偏小,但偏小值在可控范围内,这可能是由于摩擦系数不合理或者井壁不光滑所致,需要进一步研究。     

低渗透油藏压裂定向井产能计算新公式

基于点源势函数,采用势叠加建立定向井和压裂定向井三维势函数,推导了各向异性油藏中压裂定向井的稳态产能新公式,通过简化得到了常规定向井产能解析解。与目前已有的压裂直井和定向井产能公式比较,验证了本文公式的合理性,并进行了三维压力分布和产能敏感性分析。结果表明:压裂定向井在近井区域的等压面为一个近似椭球体,近井筒和近裂缝面压力梯度较大;压裂定向井与常规定向井对比,压裂后产能增加,而且随着井斜角的增大,压裂定向井产能增幅大于常规定向井。     

定向井井眼轨迹的样条插值计算

将样条插值方法应用于定向井井眼轨迹的计算,推导出了建立井眼轨迹插值函数的速推公式,为定向井井眼轨迹的计算提供了一个新的方法。利用插值函数可以计算井眼轴线上任一点的坐标、一阶及二阶导数,对井眼轨迹曲线给出一个完整的数学描述。     

页岩气井环空带压临界控制值计算方法

页岩气井由于大规模压裂导致井筒完整性破坏而引起大量环空带压问题，严重影响页岩气井的安全生产。针对页岩气井环空带压问题，基于API RP 90-2环空带压临界控制值计算方法，考虑页岩气井储层压力、产量变化、腐蚀以及磨损等因素，分析实际生产中环空各组件承压能力随服役时间的变化情况，建立了页岩气井环空带压临界控制值计算方法及环空带压控制图版，并进行了实例计算。研究结果表明，页岩气井环空带压临界控制值在服役早期主要受井口装置、技术套管承压能力影响，到服役后期时，随着腐蚀及地层压力降低，主要受油管薄弱点抗外挤强度影响，且随服役时间、腐蚀速率增加而不断降低，当环空带压控制值小于地层压力时，需要对环空压力值进行监测并采取相应措施，以保证现场安全生产。     

直井钻井液粘性产生的波动压力的理论分析

本文从理论上分析并计算了直井起下钻(或下套管)过程中由泥浆粘滞作用引起的波动压力。分别用牛顿模式和幂律模式导出了起下钻(或下套管)过程中环空内泥浆层流流动的流速分布公式和波动压力计算公式。给出了便于现场使用的计算模式和相应的计算图表。这些模式和图表对于现场准确计算波动压力,以便更有效地控制起下钻(或下套管)速度及相应的泥浆性能,确保井下安全,有一定参考价值。文中评价和分析了以前常用的近似简化计算方法。     

深水钻井隔水管段大尺寸环空压耗数值模拟

深水钻井过程中海水段隔水管环空中的水力学特性与常规井有较大差别。运用理论分析的方法对海洋深水钻井隔水管段大尺寸环空中的压力损失进行了研究,分析了环空泥浆返速、钻杆旋转速度、钻井液性能和环空尺寸等对压耗的影响,并与常规井眼环空压耗进行了对比。研究结果表明:在大尺寸环空中,对于幂律流体,在层流状态下环空压耗随钻杆转速的增加而减小;随着环空尺寸的增大,环空压耗急剧降低;随钻井液流变指数和稠度系数的增加,环空压耗呈指数增大和线性增大。本文可为研究隔水管环空螺旋流携岩规律提供帮助。     

页岩储层水敏性及井壁失稳规律分析

页岩气储层段钻井过程中普遍存在严重的井壁失稳问题。研究过程中,将页岩储层与常规的盖层页岩做了对比,分析页岩储层水敏性,发现其受水化的影响程度较小,原因是蒙脱石等易水化粘土矿物含量远低于常规盖层页岩。同时结合四川盆地下志留系龙马溪组页岩所取岩芯进行的室内强度实验,在逆冲断层地应力下分析定向井井周应力状态,选取摩尔-库伦破坏准则,得出了页岩储层定向井的坍塌压力与破裂压力随井斜角、方位角的变化规律。研究结论可以为页岩气井钻井设计提供参考。     

井内瞬态波动压力分析

本文用混合隐式特征线法求解了井内流道中的瞬态波动压力问题,给出了弹性管和可压缩流体在井内各流道组合的压力波波动方程和定解条件。文中对运动管柱(钻柱,套管)在常规井身结构内的各流道组合进行了合理的划分,得出了各种情况下瞬态压力的数值解。本文瞬态波动压力计算结果比过去通用的稳态波动压力计算值更符合井内实际,因此用本文的方法能更准确地计算井内波动压力及确定合理起下钻速度。     

水平井套管摩阻解析分析

套管摩阻是大斜度定向井和水平井固井工艺设计及施工的重要研究内容之一．对大斜度定向井及水平井下套管过程中的套管摩阻进行了理论研究，建立了套管摩阻微分方程，并经过严密的数学推导得到了套管摩阻的解析解，该解析解简便实用，可用于预测和计算定向井和水平井的下套摩阻．文中采用这些公式对长庆油田塞平—１水平井所用套管结构的摩阻进行了现场理论预测，为固井工艺设计和施工提供了理论依据．该预测结果与后来的实测数据较吻合，验证了本文理论模型的合理性