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。

酸性天然气侵入井筒多相流动规律研究

在综合应用井筒两相流压降和传热模型的基础上,考虑地层渗流与井筒耦合,考虑了钻井液和侵入酸性流体的基本物性参数与井筒温度压力的耦合作用,酸性天然气与水基钻井液间的相互作用(化学反应和溶解),建立酸性天然气侵入井筒多相流计算模型。通过数值计算分析,钻遇相同地层条件下,不同组分(甲烷+二氧化碳,甲烷+硫化氢)两类酸性天然气藏的环空压力等变化规律。结果表明,酸性天然气与水基钻井液化学反应消耗酸性天然气质量流量很小,可忽略。而井筒内溶解度较大,酸性天然气在近井口处由于溶解度迅速降低,气体密度发生突变,且二氧化碳和硫化氢摩尔分数的越大,突变位置越靠近井口处。酸性天然气中二氧化碳和硫化氢摩尔分数越大,井底压力变化越小,不能根据井底压力下降值直接判断溢流程度。

考虑储层与井筒特征的高温高压水平井溢流风险评价

考虑气体物性的影响,优选适用于高温高压水平井的气侵模型,分析储层渗透率、裸眼段长度、负压差等储层参数对气侵量的影响。基于建立的井筒环空瞬态多相流动模型,研究高温高压水平井溢流期间的含气率、泥浆池增量、井底压力的变化规律。基于此,评价储层渗透率、水平段长度、负压差对溢流风险的影响,与直井溢流风险进行对比分析。基于模拟结果发现:储层渗透率较低(小于2×10 ^-3 μm^ 2)、负压差较低(小于2 MPa)、水平段长度较小(小于10 m)、钻进储层厚度较小(小于5 m)时,气侵速度小,井底压力及溢流体积变化小,溢流风险小,不易发生井喷;相同条件下,直井溢流风险要高于水平井;在长水平段、厚度大、渗透率大的情况下,溢流风险较大,需优化配置钻井液密度、及时监测钻井状态才能显著降低目标井溢流井喷事故风险,为安全、经济、高效的开发高温高压油气藏提供理论依据。

一种适用于现场的临界携液流量计算新方法

苏里格气井普遍低压、低产,携液能力差,井筒积液是苏里格气井生产中的重要难题。在分析气井积液时,由于缺少相关参数,现有的临界携液流量公式不便于现场应用。苏里格气田对临界携液流量公式进行了简化处理,解决了现场应用难的问题;但在分析井筒积液时存在较大偏差。因此,现场缺乏一种既便于应用,又能保持较高精确度的临界携液流量计算方法。通过模拟井筒流动分析了目前应用的临界携液流量计算方法存在的一些问题,结合气井产气量、水气比等参数建立起一种便于现场应用的临界携液流量计算新方法;并通过实例井的计算对新方法的精确度进行了验证。

全球首次海洋天然气水合物固态流化试采工程参数优化设计

我国南海的天然气水合物(以下简称水合物)90%以上都属于非成岩矿体,常规方法难以开采。周守为院士创新性提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术之一——固态流化法,并在中国南海神狐海域依托国内自主知识产权的技术、装备和工艺等,成功试采了该类水合物。在流化试采过程中,井底射流破碎水合物矿体至细小颗粒并随钻井液向上返出,含水合物固相颗粒在温度升高、压力降低至受施工参数影响的、区别于常规静态相平衡曲线的动态相平衡状态时发生分解,使得环空液固流动变为复杂气液固多相流动,井控安全要求极高,需要对施工参数优化设计。为此,基于目标区块工程地质特征并结合复杂井筒多相流动分析,对该工程参数进行优化设计,建立了复杂介质井筒多相流动、温度、压力以及水合物相平衡、分解理论模型和数值计算方法,通过数值仿真、软件仿真以及实验验证,对不同施工参数下的流化试采井筒多相流动进行了分析,形成了海洋天然气水合物流化试采现场工程参数优化设计方法及方案:井底射流流化井段直径不宜过大,应适当提高钻井液排量、密度、施加井口回压,以保证安全携岩和降低井控风险。该基础理论研究成果为现场施工以及试采产能的提升提供了重要技术保障。

深水气井测试清井诱喷瞬态流动模拟

在深水气井测试作业中,由于缺乏对实际放喷过程中井筒内流态、压力、温度变化的准确认识,无法判断清井诱喷关键参数设计是否合理。为此,基于所建立的井筒多相流瞬态流动模型,以实际深水测试气井为研究对象,进行清井诱喷瞬态数值仿真模拟,真实再现实际工况下井筒内驱替工作液流动情况,量化清井诱喷过程中沿程压力、温度剖面非稳态变化,并对清井诱喷关键参数进行敏感性分析。研究结果表明:(1)模拟油压与实测油压的最大误差在±5%左右,拟合效果较好,验证了模型的准确性及可靠性;(2)清井时间随油嘴尺寸减小而递增;(3)诱喷液垫越高,气体从井底流出的初始速度越快,激动压力越大,清井诱喷时间越短;(4)在保障地面处理设备安全、平稳运行及经济有效的前提下,应尽可能采用大油嘴、大管径测试管柱并设定合理的诱喷液垫高度以完成清井诱喷。结论认为,该研究成果成功实现了深水气井测试清井放喷瞬态流动过程的模拟,对测试工作制度、测试管柱及设备的设计和选型,保证深水测试安全等都具有指导意义。

气井动态分析系统

利用较成熟气体及气液两相稳定渗流理论、井筒多相汽模型、节流模型以及节点分析技术,对自喷井和工艺井进行分析计算,能迅速方便地进行气井生产过程中各种参数的分析与预测。文章介绍了气井系统分析过程中面向对象的模块化程序设计方法、GWSA软件的功能特点及可靠性验证。

深水气井测试温压场耦合模型求解及实现

为求解深水气井测试温压场耦合模型,需优选气液两相流动模型,结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程,建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组,并采用Newton-Raphson方法计算,实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结果表明:①该方法真实再现了放喷过程中液位上升和地层产气等2个阶段;②预测井口参数与现场工况吻合,井口压力、温度平均误差小于5%,满足工程精度要求;③模拟结果再现了井筒内诱喷液及测试完井液动态过程,为合理制定测试设计提供依据;④高产能深水气井测试期间,应采用较大尺寸管柱及油嘴放喷,提高清井速度,防止冰堵。算例分析结果表明数学模型真实反映了深水气井测试放喷过程。该研究成果对深水气井测试方案设计及后续跟踪评价具有指导意义。

吐哈油田深层稠油产液剖面资料精细解释方法研究

吐哈油田鲁克沁深层稠油自开采以来,其稠油井产液剖面资料解释一致是一难题,文章通过在井筒多相流实验的基础上,分析、研究了一套吐哈油田深层稠油产液剖面资料精细解释方法,该方法提高了资料解释的符合率,解决了稠油井产液剖面资料解释的难题,为吐哈油田鲁克沁深层稠油的高效开发提供了准确的第一手动态监测资料。

基于分布式光纤温度测井的注入和产出剖面解释方法研究

近年来,随着分布式光纤温度传感(DTS)技术的快速发展,由于其对井干扰小、施工方便、能实时提供准确且连续的温度数据等优势,越来越多的被应用于井下的动态监测中.然而,实际应用中DTS数据量巨大且复杂,如何分析数据和用其解释井下的流量剖面及生产动态仍是一项巨大挑战.为此,本文基于井筒与地层间的传热机理,建立了多相流井筒温度分布模型,分析了不同影响因素下井筒的温度曲线响应特征.对实测DTS数据进行分析,建立基于井筒温度分布模型的拟合评价目标函数,用L-M(Levenberg-Marquarelt算法)和Sqp-legacy(Sequential quadratic programming-legacy,顺序二次规划遗传算法)两种算法进行反演后,将PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群优化算法)与两种算法结合,对比两组组合算法的反演误差后选用PSO-LM算法,PSO-LM算法既具有PSO算法的随机性也具有L-M算法的高效性.然后对两口实测井进行解释,误差结果表明PSO-LM算法的精度较高,满足实际应用,验证了反演解释模型的正确性和可靠性.

发挥科研优势 提高实验教学效果

“采油工程实验”是石油工程专业主干专业课“采油工程”的重要组成部分，该实验课程主要包括“垂直管流实验”、“有杆泵泵效实验”及“裂缝导流能力实验”三项内容。几年来，为了加强本课程的建设，我们结合石油工程专业的深入改革，组织有关专家、教授全面修订了课程的...