欠平衡钻井井口回压控制理论与方法

以钻井环空多相非稳态流理论为基础,根据气-液两相流体在井筒流动过程中遵循的基本方程,利用有限差分的数值解法进行求解,刻划了井内流体的各种运动特性以及瞬态压力平衡关系,提出了利用井口回压对井内各流动参数进行控制,找出了井口回压和气体侵入量对井内各种流动参数的影响关系和规律,得出一些指导欠平衡钻井的有益的结论,对进一步深化和完善欠平衡钻井和井控理论研究以及现场应用具有重要的现实意义。

欠平衡泥浆钻井井口回压控制技术

近些年来,欠平衡钻井技术已经在国内外得到广泛的应用并取得了很好的经济效益和社会效益。我国有大量的适合欠平衡钻井的油田和地区,因此,欠平衡技术具有很好的发展前景。欠平衡钻井与常规泥浆钻井相比:一方面由于地层压力系数过低,钻井液和完井液漏入储层、造成油气藏的严重污染;另一方面常规泥浆钻井不能有效地反映储层的真实情况,而欠平衡钻井解决了这一问题。该文旨在完善欠平衡钻井技术。推导出利用井口回压控制井底压力的计算模式,实现了井口回压的合理控制。为今后欠平衡钻井地面数据采集系统和回压自动控制的软件化作了部分的理论工作。

控压钻井线性节流阀及其控制

针对现有节流阀难以满足实时精细调控的难题,设计出了在25%~85%的开度范围内压降随开度线性变化的节流阀,进行了整体结构设计,并通过性能试验验证了设计理论。针对井口回压控制不够精确、响应速度慢的问题,提出了一种井口回压三层反馈控制方法,实现了底层开度曲线直接控制,中间层压力快速粗调,外层压力精细调节。开发了井口回压控制模块,通过实验验证了控制方法的响应时间和精度,井口回压控制精度达到±0.1 MPa,最大响应时间为28s。

欠平衡钻井井筒多相流技术研究

介绍了目前欠平衡钻井气、液2相流研究的主要方法——均匀流动法、经验公式法和力学法,给出了求解模型的分段计算方法,提出应根据实际情况选择考虑因素全面、有较好收敛效果的模型,以较准确地计算井底压力,为精确控制欠平衡钻井提供理论依据。国内应加紧研发传输数据准确、精度高、价格便宜的井底压力测量工具,以检测应用模型的精度,为顺利实施欠平衡钻井技术提供安全保障。为了有效应对现场不确定因素造成的井底压力波动的情况,还介绍了几种常用的控制方法。