欠平衡钻井直井段岩屑运移规律研究

欠平衡钻井技术由于具有提高钻速、及时发现和保护储层等优点,已被广泛应用。然而,地层气体进入井筒后,气液两相流型变化规律复杂。由于不同气液流型具有不同的携岩效果,因此井筒岩屑运移规律多变。首先分析单个岩屑的受力情况,建立岩屑运移数学模型。然后建立环空多相流流型判别模型及环空压力计算数学模型。最后以某井为例编制计算程序,分析相应的钻井参数及进行钻井参数优化。数值模拟结果与现场施工参数吻合。     

充气欠平衡钻水平井井眼净化规律研究

欠平衡钻井技术由于在提高勘探开发水平、降低钻井成本、避免储层损害等方面的优势,已被广泛应用。然而,采用充气欠平衡钻进的方式,使得水平井段的气液两相流型变化规律复杂化。通过分析水平井段岩屑颗粒受力情况,明确水平井段与直井段岩屑运移规律存在本质的区别,并建立岩屑运移数学模型。通过研究充气欠平衡钻水平井携岩问题,建立水平环空多相流流型判别模型及压降计算数学模型。最后编写计算程序,以实际钻井参数为例,验证模型,并为现场的优化钻井参数提供建议。     

气侵期间岩屑运移规律研究

基于井筒多相流、传热学原理,综合考虑高温高压下天然气和钻井液物性参数变化,建立了环空气液固多相流数学模型,并采用多相流流动和井筒-地层传热耦合方法进行数值求解,着重进行气侵期间岩屑运移规律和敏感性参数分析。计算结果表明:相比泡状流,段塞流携岩能力较差,不利于维持井眼清洁;随着井口回压/循环排量的增加,气相体积分数逐渐减小,岩屑体积分数逐渐增加,而当流型发展为段塞流时,岩屑体积分数随井口回压/循环排量的增加而减小,而气侵量对其的影响正好相反;钻井液塑性黏度、机械钻速、岩屑粒径以及岩屑颗粒球形系数对气相体积分数基本没有影响,而对岩屑体积分数影响较大。     

气体钻水平井钻杆偏心对环空岩屑运移规律的影响

气体钻水平井段,由于自身重力,钻杆倾向于下井壁,形成偏心环空,使得下环空岩屑运移困难,通过研究偏心环空正常携岩和岩屑床岩屑的运移规律对气体钻水平井井眼净化具有重要意义。针对钻杆偏心对气体钻水平井环空岩屑运移规律的影响问题,基于气固两相流理论,利用可视化实验并结合计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对其进行了研究。从环空气体速度分布、岩屑速度分布和岩屑相对体积分数分布等方面分析了正常循环和下井壁沉积20 mm岩屑床两种工况,钻杆偏心对环空岩屑运移规律的影响。实验现象和数值模拟结果表明:正常循环时,随着偏心度不断增大,下环空气体和岩屑速度逐渐减小,气体携带岩屑的能力降低;当下井壁沉积20 mm岩屑床时,随着偏心度的增大,气流对岩屑床的扰动能力降低,使得下环空岩屑相对体积分数明显增大,岩屑床的最高剩余厚度逐渐增大。     

渤601井欠平衡钻井技术

渤601井是渤南油田一口重点评价井,钻探目的是扩大渤深6断块潜山低部位含油气范围.该井四开钻探过程中成功地采用欠平衡钻井技术钻穿寒武系凤阳山组,以防止该区古生界灰岩储层发生井漏及储层污染,从而保护油层.在该区发现了高产工业油流.在欠平衡钻井中成功地进行了中途测试,并提高了深井钻井速度,为渤南地区裂缝性地层钻井提供了宝贵的经验.结合渤601井实际情况,给出了地质设计和工程设计,分析了施工过程中主要技术难点,介绍了钻前准备工作、欠平衡钻进、完井和施工效果.     

欠平衡钻井完井液技术的应用探究

作为近几十年兴起的钻井技术一欠平衡钻井完井液技术,能够有效地提高勘探开发的效益,提高采收率、保护油气层、克服各种钻井复杂问题等。然而,在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、钻井液性能参数等选择不当,将不同程度地对生产层产生一定的影响。本文主要通过对我国欠平衡钻井完井液技术进行探讨分析,并提出了自己的观点,希望对该技术的开发和改革具有重要现实意义。     

定向井环空内岩屑运移机理的研究

运用实验观察方法,对定向井环空内岩屑的运移情况进行了研究和分析。从宏观上看,斜井环空内岩屑的运移状况有四种不同的流动物理模型,即:均称悬浮流动、非均称悬浮流动、移动床流动和固定床流动。在不同斜度的井眼中分别存在一个对应的临界流速.从微观上分析,岩屑床床面的岩屑颗粒承受液流的拖曳力和上举力、粒间离散力、重力和浮力的作用。对于极细的岩屑颗粒,还承受粒间粘结力。研究结果表明,环空倾角对岩屑运移有一定的影响。倾角越大,越不利于岩屑的运移。液流流速越大,岩屑的运移越快。     

低密度白油基钻井液在欠平衡钻井中的应用

叙述了一种低毒矿物油(白油)钻井液的应用情况,包括其配方研制、安全性研究及现场应用时的性能控制及使用效果。     

欠平衡钻井井底气泡生成尺寸计算方法研究

欠平衡钻井过程中气层逐渐被打开时,气体将以小气泡的形式从地层进入环空流体中,气泡进入环空后将膨胀运移,变成大气泡。因此,气泡生成半径对环空流体的流动规律有重要影响。建立不同气侵量下气泡生成直径的计算模型,并给出气侵量高低的判别标准。分析得出:井底欠压值和地层孔隙半径是影响气泡生成直径的重要因素。在欠压值恒定时,气泡直径随着表面张力和孔隙半径的增加而增大,而随钻井液密度的增加而减小;随着气体侵入量的增加,欠压值增大,钻井液密度和表面张力对气泡直径的影响减弱。     

斜直井段和水平井段中环空岩屑运移机理的研究

以岩屑颗粒单元为研究对象,通过分析偏心环空各区域中岩屑颗粒的主要受力,预测岩屑颗粒的运移趋势。通过数值计算,分析了在流核区和速梯区中井斜角、岩屑直径、钻井液返速等对岩屑运移的影响,以及静岩屑床面岩屑运移的基本条件及主要影响因素,对钻进中旋转钻柱能提高岩屑运移行程的机理给出了合理的解释。研究结果表明,增大钻井液返速和保持钻井中钻柱旋转是避免岩屑下滑的主要措施;在斜井段及水平井段中钻柱不旋转,环空岩屑的运移主要靠动岩屑床的作用;增大静岩屑床面液流边界层的速度梯度有助于减小静岩屑床厚度。     

深水钻井隔水管段携岩规律研究

岩屑运移机理的研究对钻井作业来说至关重要,尽管前人做过许多相关工作,但仅仅停留在理论研究和物理实验的层面上。本文应用CFD软件Fluent,对岩屑在深水井隔水管段的运移规律进行研究,模拟条件更加接近实际情况,结果更加精确,可以为深水钻井井眼清洁工作提供科学参考。     

海塔盆地实施欠平衡钻井可行性分析

近年来,随着大庆长垣内部高渗油田的开发,综合含水逐年上升,稳产的难度增大,加快外围海拉尔盆地低渗透低产油田的开发,对大庆油田的产量接替和稳产都有着至关重要的作用.欠平衡钻井最明显的优点就是它能够有效地保护储层,提高深层机械钻速.为了加快海塔盆地的勘探进程开展,有必要进行欠平衡钻井可行性的研究.通过综合分析海塔盆地地质特点:地层温度压力、井壁稳定性、地层出水情况以及欠平衡钻井技术发展情况和经济效益,发现欠平衡钻井完全适用于海拉尔盆地.现场应用证明采用欠平衡钻井可有效解决海塔盆地深部地层钻井难题,对提高钻井速度,发现和保护储层,降低井漏风险,节约钻井成本,具有十分重要的意义.     

旋流分离钻井液油相的实验研究

为了保证欠平衡钻井的安全高效,需要维护钻井液性能,分离由地层进入钻井液中的原油.在分析现有技术的基础上,提出将水力旋流技术应用于欠平衡钻井过程中原油和钻井液的分离.实验探索分析了操作参数和物性参数对旋流分离效果的影响.研究结果表明,操作参数和钻井液物性显著影响旋转分离效果.随着钻井液流量、分流比的增大,旋流分离效率和系统压耗同时增大,但是随着密度差和含有浓度的增大、粘度的减小、旋流分离效率增大的同时,系统压耗则呈现减小趋势.研究结果对实际装置的研制和相关工艺技术的开发提供了理论依据.     

水平井段脉冲携岩数值模拟研究

水平井钻井技术已成为现代油气勘探开发的重要手段,水平井段岩屑运移不畅造成钻井过程中的高摩阻和扭矩、卡钻和憋泵等情况,影响钻具的使用寿命和钻进安全,特别是使用现有的常规携岩方法无法解决,为此,提出脉冲携岩方法。在现有水力脉冲的基础上,根据分流继能机理,建立小井眼水平井岩屑运移的流场模型,采用RNG k-ε模型、幂律模式及二次开发子程序进行数值计算,确定脉冲携岩合理的脉冲周期、占空比等参数,并研究水力脉冲条件下钻井液排量、偏心度、岩屑粒径等参数对偏心环空岩屑运移的影响,得到环空岩屑运移速度和浓度的分布规律。研究表明,在同等条件下,脉冲携岩效率更高,破坏岩屑床效果更好,降低岩屑床浓度约40%。     

水平井中钻柱旋转对岩屑运移影响规律研究

由于水平井井身结构的特殊性,岩屑较易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,进而导致卡钻等一系列问题。分析了水平井岩屑运移机理,并建立了水平井中岩屑运移临界流速数学模型。研究钻柱偏心度、转速、井斜角、岩屑粒径及流体粘度对于临界流速的影响。研究表明,钻柱转速增大,直井段岩屑运移临界流速增大,水平段岩屑运移流速减小;井斜角较小时,岩屑运移所需的临界流速随偏心度增大;井斜角较大时,在偏心度较小条件下,岩屑运移所需的临界流速略有增大;而在偏心度较大条件下,岩屑受钻柱转动影响进入悬浮运移状态,运移所需的临界流速急剧减小。岩屑粒径越大其运移所需的临界流速越高,钻井液黏度的增大有利于降低岩屑运移临界流速。     

海上钻井岩屑回注地层裂缝扩展研究

针对海上钻井岩屑回注的裂缝扩展预测同题,考虑了初滤失和后续滤失的影响,提出了物质平衡法预测裂缝扩展的模型并求解.建立了岩屑回洼地层概念模型,分别运用物质平衡法和专业的压裂软件FracproPT进行计算.结果表明:物质平衡法和FracproPT预测的缝长和缝宽结果整别分别为5.3％和8.9％.该方法可以为岩屑回注裂缝扩展的预测提供依据.     

一次连续降雨过程中氨氮在不同介质中迁移模拟柱实验

氨氮在包气带中迁移与介质含水量多少有关。自然界中,降雨是影响介质含水量多少和运移的主要因素。通过动态土柱实验模拟降雨过程中氨氮迁移规律。结果表明,降雨时包气带处于饱和状态,氨氮下移平均速率10 cm/5 h,明显比非降雨情况污染扩散速度高1个量级。降雨后包气带处于非饱和状态,介质可固定氨氮。粗颗粒中氨氮浓度变化稳定;细颗粒中氨氮浓度缓慢减少。72 h连续实验,浅层氨氮达到吸附平衡,深层未达到吸附平衡,粗颗粒吸附速率慢于细颗粒。     

页岩气开发水基钻屑中含油率的测定方法研究

以页岩气开发过程中产生的废弃水基钻屑中含油率测试方法为研究对象,采用超声协同萃取法对模拟水基钻屑中油类污染物萃取,以四氯化碳和四氯乙烯为萃取剂,考察在不同的萃取条件（温度、超声功率、时间、液固比）下萃取,利用红外测油仪测量时对其含油率的影响。结果表明,在超声协同萃取的温度为25 ℃,功率为120 W,时间为20 min,液固比为4 mL/g时,两种萃取剂对模拟水基钻屑（含油率610%）中萃取后测量其含油率都在9.6%以上,相对误差<5%,四氯化碳的萃取效率高于四氯乙烯;对页岩气开发平台现场的废弃水基钻屑与模拟水基钻屑中的含油率进行对比测量,并计算其加标回收率和相对标准偏差R_SD,两者R_SD<5%,加标回收率高。两类萃取剂在相同的萃取条件下对水基钻屑中含油率测试结果变化规律一致,可选择对环境危害较小的四氯乙烯作为水基钻屑中含油率测试的萃取剂,测试结果精度满足测试要求。     

加气混凝土砌块墙体裂缝产生的机理及防治

加气混凝土砌块在推广应用过程中,由于其本身干缩变形等原因会出现墙体裂缝现象,只有从产生裂缝的机理上充分认识,从加工、运输、贮存、堆放等环节加以重视,严格控制砌筑施工程序和不断提高施工技术,完全可以克服其固有的不足,实现加气混凝土砌块的广泛应用.