基于DPM模型的PDC钻头井底岩屑黏附规律研究

为提高页岩气钻井效率、减少钻头泥包,根据现场常用PDC钻头建立三维流域模型,将岩屑模拟为从井底面射入流场的球状颗粒,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,将钻头体DPM边界条件设置为捕获,以岩屑颗粒捕获率作为反映泥包可能性的评价参数,结合井底流场结构特点,模拟分析了岩屑输运与黏附规律。数值模拟结果表明,井底岩屑输运时沿程存在碰撞与反弹的不规则三维运动,这导致部分岩屑黏附到钻头体表面;对于不同尺寸的岩屑颗粒,各刀翼和排屑槽的岩屑颗粒捕获率Ra呈类似的变化规律,当岩屑粒径为10 mm时Ra最大,当粒径小于1 mm时,Ra较小且变化不大。岩屑容易发生黏附的情况为:流通面积较小处,流场异常复杂、三维特性明显处及存在大面积的涡旋处,涡旋导致流线偏向钻头体。增大排屑槽最小流通面积,提高切削齿附近流速,减小涡旋数量和强度,有利于预防和减少钻头泥包。

页岩气钻井技术新进展

当前页岩气开发技术日益先进和成熟,水平井技术和大规模储层改造成为非常规油气开发的关键。追踪研究国外近年在页岩气水平井开发中应用的典型新技术,如在钻井工具方面,有旋转导向闭环系统、电磁无线随钻测量装置、新型裸眼侧钻斜向器、随钻成像工具等先进工具出现;在钻头和钻井液方面,贝克休斯等国外石油公司针对页岩特性,研制推出了ONYXⅡ Spear和Talon 3D矢量等系列的PDC钻头,创新优化了多种新型高性能水基钻井液;并不断探索"井工厂"作业模式升级换代。文章结合国内目前技术现状,指出中国页岩气钻井技术应尽快完成核心技术和工具的国产化,继续加大低成本替代技术研究力度,开展储层地质与工程一体化,以实现页岩气经济有效开发。

L型套管压裂水平井压裂改造技术研究及应用

L型套管压裂水平井能解决低渗、构造煤发育区改造困难的问题,分段压裂改造技术是提高单井产气量的关键技术。通过以沁水盆地南部L型套管压裂水平井为研究对象,对普通油管底封拖动、扩径喷枪、连续油管、桥射联作四种段压裂改造工艺展开了适应性分析及开发效果评价。分析结果表明:桥射联作和连续油管压裂工艺单井产气效果明显优于普通油管底封拖动和扩径喷枪分段压裂压裂工艺,可以作为L型套管压裂水平井主体压裂工艺。