井底围压对高压水射流的影响规律研究

随着油气资源开发的不断深入,井底围压对高压水射流的影响问题越来越突出。为了对比研究井下围压及地面模拟围压条件下高压水射流破岩性能,通过试验研究了高压水射流在井下真实围压条件与3种地面模拟条件下的破岩能力,并研究了锥形喷嘴、直旋混合喷嘴和空化射流喷嘴的破岩效率。研究结果表明:在650 m深的井底,围压约6.45 MPa,喷嘴压降仅17.08 MPa条件下,高压水射流仍能有效破岩;与井下情况相比,在地面无围压淹没条件下,破岩深度和破岩体积较大,而直径较小;在定压降模拟围压条件下,仅破岩直径与井底围压条件下相似,而破岩深度和破岩体积较小;在定排量模拟围压条件下,高压水射流很难有效破岩。分析认为,目前地面模拟围压的方法并不适合研究井下高压水射流性能,井底围压对高压水射流没有影响,无围压淹没条件可满足试验要求。通过对比不同类型喷嘴的破岩能力,推荐使用空化射流喷嘴。研究成果可为高压水射流技术在钻井、压裂和冲砂洗井等领域的应用与研究提供有益指导。

基于机械比能理论的钻井效率随钻评价及优化新方法

在原有破岩机械比能理论基础上,分析水力能量对破岩与井底净化起到的积极作用,建立水力参数条件下破岩比能模型,并完善相关理论。基于破岩比能模型与钻井参数和机械钻速的相互关系,通过分析钻进中井底工况,判断施加钻井参数的合理性,提出相应优化措施,并利用该模型预测机械钻速。结果表明:建立的破岩比能效率评价体系能够在钻前准确预测机械钻速、钻进中随钻诊断井底工况及优化参数、钻后优选钻头;该理论评价方法诊断准确率高、优化效果好且流程识别简单,具有良好的应用与推广价值。

地层渗透性对岩石强度及机械钻速影响因素分析

分析了地层渗透性对井底围压及破岩效率产生的影响,并对地层渗透性进行了分类,在此基础上建立了围压下岩石强度模型;基于压持效率制约了井底净化环境,修正与完善了不同地层渗透性的机械钻速模型,确定了各项参数。应用聚类分析中最优分段法对测井参数与录井参数进行了分类处理并编程获得了单轴下和围压下岩石强度剖面及机械钻速剖面,分别选取了钻井参数剖面中高渗、中渗及低渗地层进行了对比分析,研究结果表明地层渗透性越好,则围压下岩石强度越低、机械钻速越高。计算结果与理论分析、实验结果吻合度高,从而验证了模型的正确性。该新模型预测效果好且不需要校正,有助于钻前通过施工参数的优化、钻头优选达到提高钻井效率及降低钻井成本的目标。