气体钻井上返岩屑对井斜影响的分析

气体钻井井眼环空的气固流动状态给固体岩石颗粒冲击井壁提供了条件。高速气流携带的岩屑与井壁碰撞的频率和剪切应力较大,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重。井径的扩大导致底部钻具组合(BHA)受力状态发生变化,从而造成控制井眼轨迹的难度增加,引起井斜。同时,井壁岩石颗粒碰撞剥落在下井壁形成岩屑垫层,同样影响底部钻具组合力学特性,造成增斜力,从而影响井斜。为分析气体钻井上返岩屑对井斜的影响,根据气体钻井环空流动模型与颗粒碰撞的能量关系,建立了气体钻井条件下的井径扩大判别模型。实例计算表明该模型准确、有效,可以为气体钻井设计和井径分析提供依据。     

气体钻井牙轮钻头井底流场特性分析

基于CFD 技术,通过建立井底流场计算模型,运用数值模拟的手段,对气体钻井的三牙轮钻头井底流场进行
了数值模拟,并分析了喷嘴侧倾角、前倾角和后倾角对井底流场的影响。结果表明：三喷嘴不同侧倾角设置比相同侧
倾角设置更利于井底清岩;三喷嘴复合前倾角比复合后倾角的井底清岩能力更强,但对牙轮切削结构的清洗效果较
差;在不改变气体排量的情况下,通过三喷嘴混合复合前倾角和后倾角的方式,可以在保证一个相对较好的井底清岩
能力的情况下,提高射流对牙轮切削结构的清洗能力和环空的携岩能力。分析结果为气体钻井系列牙轮钻头的设计、
评价以及现场气体钻井的技术措施提供了理论指导。     

井底恒压控制压力钻井技术

 近年来控制压力钻井(MPD)由于能有效降低井下复杂、事故情况的发生,减少非生产时间,非常适合复杂地层的钻进,在国内外油田开发复杂地层钻井施工中得到了飞速发展.目前井底恒压控制压力钻井(CBHP MPD)是最常用的一种控制压力钻井方式,大约占总工作量的80%以上.本文首先对井底恒压控制压力钻井的适用范围、优点和关键技术进行了分析,然后详细分析了目前的解决方案和技术现状,包括回压泵加节流管汇控制法、连续循环系统(CCS)控制法、连续循环阀(CCV)控制法、注气稳压方式以及目前国内外最先进的全自动智能控制压力钻井系统,并对该项技术今后的发展提出了建议.     

浅谈石油工程气体钻井中井径扩大在不同钻压下对井斜的影响

气体钻井由于能够有效地保护油气层,解决恶性井漏、压差卡钻,提高机械钻速而得到了广泛的应用,但是在现场的应用过程中,井斜问题十分严重,下面分析气体钻井特点,并分析对井斜的影响。气体钻井过程岩屑的上返将对井壁有冲蚀作用。有研究表明,在钻井液钻井中,当1mm的岩屑颗粒以1m／s的速度冲击颗粒较细的井壁岩石时,作用于井壁岩石的有效剪切作用力将超过30MPa。岩屑持续不断地冲击井壁,将使井眼不断扩大。气体钻井条件下,上返岩屑与井壁的碰撞更剧烈,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重,井径扩大的直接影响就是导致常规钻具组合中钻铤外壁与井壁之间的环空间隙大,本文对井径扩大在不同钻压下对井斜的影响作一浅析,与同仁共勉。     

井下节流气井的井底压力确定新方法

针对气井压力计测试方法测取节流器以下井段压力存在困难,回声仪测压方法有时测不准液面等问题,推导了具有节流效应影响的压力公式:由节流器上流油压与套压的变化关系,计算出积液深度,再从油套环空采用井深迭代方法,得到一种新的计算井底压力的方法.通过气田现场应用表明:该方法与回声仪测压方法的静压平均相对误差小于2%,流压平均相对误差小于6%;与压力计测试方法的静压和流压平均相对误差分别小于9%和4%.该方法能比较方便和准确地得到气井井底压力,是气田动态监测的一种可靠手段.     

热膨胀系数对气体钻井井底岩石应力场的影响

气体钻井中高压气体通过喷嘴发生焦耳—汤姆逊效应,导致井底温度降低,井底低温影响井底附近岩石应力分布。在热膨胀系数为常数和随机变量两种情况下,研究了低温对气体钻井中井底岩石应力分布的影响。结果表明：井底温度降低,切向应力增大,径向应力减小,意味着井底温度降低,岩石变得容易破裂,有利于提高机械钻速;热膨胀系数为常数和随机变量两种情况下,应力分布趋势相同,只是数值上有所差别,热膨胀系数为随机变量时的切向应力数值大于热膨胀系数为常数时的切向应力。     

计算混气泥浆柱井底压力的新方法

本文在考虑气体在泥浆中滑脱以及气体重量的情况下,推导出了计算混气泥浆柱动态井底压力(BHP)的公式(备有软件),并与过去通用的不考虑气体滑脱和气体重量的计算方法进行了对比。由此得出结论:在2000～4000m井深条件下,气体滑脱对井底压力有明显影响,其绝对误差可达1.92MPa,相对误差可达5.8％。气体重量对井底压力也有影响,其绝对误差为0.77MPa,相对误差为2.3％。     

气体钻井井底低温对岩石破碎的影响机制

首先分析井底钻头喷嘴的Joule-Thomson效应,其次,建立急剧冷却条件下井底岩石的温度场分布模型,并以此建立井底岩石动态热应力分布模型,对气体钻井井底热冲击应力进行深入剖析。此外,通过引入井底岩石裂纹尖端应力强度因子,对钻头载荷和热应力共同作用下的井底岩石裂纹扩展失稳进行分析,对砂岩岩样进行液氮冷却试验,并对其进行声波实时测量。结果表明:在热应力的作用下岩石裂纹的抗扩展阻力存在极小值,气体钻井岩屑粒度较小;随着温度的降低,波速在岩石中呈线性衰减,声波的首波波幅也有明显的延迟,说明冷却处理对岩心内部结构产生了很大影响。     

高温高压高产井DST过程中井底流压及井口回压的计算

DST测试期间,为了完成测试任务,通常通过油套环空加压的方式来控制井下不同目的的测试工具。对于高温高压高产井,由于地层压力高,环空使用的液体的密度可能比较高,而测试管柱内,液体组分比较复杂不能简单的使用原油的密度进行计算。为了防止测试管柱的挤毁,文中提出了使用不同油嘴下的井口压力值,测试产量,关井压力恢复过程中的井口压力以及流体性质计算测试期间井底流压,测试管柱内外压,以及防止测试管柱被挤毁而需要施加的最小的井口回压的计算公式。通过使用A油田2口井的DST的测试数据,进行了验证,公式的精度可以满足现场作业的要求。     

欠平衡钻井压差确定及井底压力控制技术

在钻井过程中只有准确掌握地层压力才能有效地确定井身结构、钻井液密度及所采用的井口装置和钻井施工措施。分析了影响欠平衡钻井负压值的各种因素并给出了负压值的设计原则。     

储气库井环空带压预测与影响因素分析

为了推进中国天然气产供储销产业链发展,保障储气库井在长期“大吞大吐”注采过程中的井筒完整性,基于动量和能量守恒定律、复合多层圆筒壁瞬态传热特性,构建了井筒温度场、压力场预测模型。结合管柱弹性力学、流体体积变化特点、气体状态方程等,建立了储气库井环空压力预测方法,并提出了基于环空带压临界控制值的管理方法。结果表明:注气阶段,最大环空带压仅为3.93 MPa;而采气阶段,最大环空带压达到了38.28 MPa,超过了环空带压临界值28 MPa;随着流体热膨胀系数减小、流体压缩系数增大、油管壁厚增大、套管内径增大,环空带压会减小。可以通过优化这些参数,控制储气库井环空带压。     

气体钻井井下燃爆分析

与常规钻井相比,气体钻井在提高机械钻速、发现和保护油气藏等方面优势明显,由于负压钻进时,地层流体极易进入井筒,地层产出的可燃气体和氧气混合后具有燃烧、爆炸的潜在危险,容易发生严重的灾害性事故,在气体钻井应用中往往需要充分预测和评估钻遇气层的危险程度并提前采取应对措施。结合气体钻井实际施工情况,简要介绍了气体钻井过程中井下燃爆方面的研究进展,分析了气体钻井过程中可燃气体发生燃爆的条件。并从混合可燃气体组成、温度、压力,以及惰性气体含量等几个方面,展开论述了爆炸极限的主要影响因素。依据经验公式计算了某井气体钻井过程中可燃气体爆炸极限的变化情况,得出可燃气体下限值随井深增加略有减小,可燃气体上限值随井深增加明显增大的结论。结合该井实际施工情况,验证了计算的可靠性,可以看出氮气钻井过程中的氧含量安全范围很窄（2.43%4.20%）。     

储气库井油套环空压力影响因素分析

针对储气库注采井密闭环空带压问题,开展了储气库注采井在生产管柱内温度、压力变化时,密闭环空压力计算模型的研究。首先,根据储气库现场实际简化井身结构,建立了密闭环空分析模型。其次,采用管柱弹性力学平面应变理论、物质的热胀冷缩性质及流体PVT状态方程,建立了数理解析模型。最后,根据某井的基础数据得出储气库注采井生产管柱内温度变化是形成密闭环空压力的主要影响因素这一认识;在只考虑温度、压力变化对保护液影响的情况下,可以满足现场工程要求,误差小于5%,计算结果与现场数据吻合较好。计算方法便于现场的环空压力快速预估。     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

沥青层钻井液柱压力关键影响因素及控制技术

 沥青层安全钻井问题困扰Y 油田的开发,微小的钻井液柱压力波动即可引起沥青流动侵入井内而发生复杂事故或弃井。分析表明,污染后钻井液性能恶化快、沥青易黏附固相颗粒、高温可流动性好、钻井液与沥青的置换型漏失等造成钻井液柱压力难以控制,进而造成沥青侵入速度与程度得不到有效控制。室内和现场试验表明,保持钻井液膨润土含量1%、随钻堵漏材料含量8%左右有利于钻进时钻井液柱压力控制;稠化封堵技术可减慢停止循环时的沥青侵入速度;控压钻井（MPD）技术可有效调控井筒液柱压力,以较低钻井液密度钻穿沥青层,降低沥青与钻井液置换量、侵入速度与程度到可控水平。     

煤气压力自动记录仪的误差分析

煤气压力自动记录仪能自动记录煤气压力的变化，是煤气调压站的必备仪表。阐述了煤气压力自动记录仪的工作原理，分析了引起记录仪误差的主要原因，提出了消除或减少误差的几种方法。     

GIS中VFTO影响因素的分析

针对实际500kV GIS中隔离开关分合母线充电电流电路,确定了数值模拟快速暂态过电压（VFTO）的等值电路,对VFTO进行了数值模拟,并讨论了变压器入口电容、母线残余电荷等元件参数的变化对VFTO幅值的影响.     

欠平衡钻井地层出气量对环空压力影响分析

采用欠平衡钻井技术钻遇裂缝、溶洞或高气油比油气藏时,地层气体会在重力置换作用和压差作用下进入井筒,对环空压力剖面产生影响。出气量不同对环空压力的影响不同。建立了环空气液两相流动模型并采用Mathcad编制程序求解模型、实例分析了出气量对流型、环空含气率、密度及环空压力的影响。分析结果表明:环空不同井段流态不同,随着出气量的增加,环空依次会出现搅动流和环雾流,对携岩不利;随着出气量的增大,环空含气率增大,密度减小,且出气量对含气率和密度的影响程度井口比井底大得多;井底压力随出气量基本呈线性规律变化。     

关于活塞环组中泄漏气体压力分析的改进

进行活塞环组的润滑分析,必须先确定各环间空间内泄漏气体的压力,这是活塞环滑动面上润滑油膜的压力边值,也是作用在活塞环上、下侧面和背面上的压力值。在新近发表的有关活塞环组润滑的文献中,在计算漏气压力时都未考虑温度的变化,但缸壁温度的实测结果表明,一些工况下缸壁温度变化是很剧烈的。为此,本文把泄漏气体的流动作为非稳定流动处理,在求解漏气压力时不仅考虑气体质量的变化,而且考虑温度的变化。文末附有计算示例,结果表明考虑温度变化是非常必要的。