基于井筒-地层定压实验的重力置换窗口研究

为了处理重力置换引起的溢漏事故,首先需要了解重力置换发生的条件,分析重力置换窗口,判断井下是否发生重力置换,并采取对应的处理方法。通过自主研制的井筒-地层重力置换实验装置,开展气液、液液重力置换临界点实验,基于理论及实验分析,定量计算地层重力置换窗口,并拟合了重力置换窗口临界点压力曲线,拟合公式与实测值误差小于10%。在该实验条件下,当钻井液密度为0.998 g/cm3时,气液重力置换窗口为-5 800~10.6 Pa,液液地层重力置换的窗口为-1 192~16.6 Pa。结果表明,气液、液液重力置换窗口与流体密度差基本呈线性关系;现场实际井下重力置换窗口远高于此,所以需要在钻进时考虑重力置换窗口的影响。据此,提出了预防重力置换发生的方法,以及发生重力置换溢漏事故后对应的处理方法。

间歇生产气井关井续流阶段井筒内流体状态气液劈分模拟方法

间歇生产井大部分无封隔器,从储层产出的气水存在气液量劈分以及油管、环空内液面高度随关井时间变化等问题。常规处理办法是通过简单假设气液在管鞋处的油套管流向来确定关井阶段油套管液面变化,会产生较大的误差。采用离散井筒模型,考虑零液流两相流动规律和油套管压力平衡,建立天然气井间歇生产气液劈分模型。利用该模型可以获取气泡在零液流液柱流动过程中的压力分布、流型变化、液柱高度波动、气泡流速等关键参数。同时,搭建全尺寸井筒实验装置模拟间歇生产井关井阶段气泡上升过程,通过摄影机观察零液流液柱中流型分布,测量液柱中气泡速度和压力。研究结果表明,气泡在零液流液柱中主要分布形式是分散气泡和泰勒泡,随着气体流速增大,泰勒泡流动占主导因素。根据实验结果对所建立的模型中流体压力、流型变化和气泡速度进行验证,准确率超过95%。该模型可精确描述间歇生产气井关井续流阶段气液流动规律和压力分布。

煤矿井筒畸变与罐道劣化的关联性研究

针对井筒畸变难以监测及量化表达的难题,开展了煤矿井筒畸变与罐道劣化的关联关系研究,提出了利用罐道劣化程度预警井筒畸变的方法。首先,搭建了井筒试验平台,模拟在深厚表土层挤压下井筒内部变形情况,分析了井筒畸变位置、结构特点及变形机理;其次,利用MATLAB及最小二乘法,对井筒内表面状态进行三维拟合,获取井筒变形后的姿态;再次,通过激光位移传感器测量罐道间距变化,分析罐道倾斜、弯曲、错位、节距变化情况;最后,结合分析灰色系统理论,解析数据分析阵列,探究井筒畸变与罐道劣化指标间的定量关联程度。研究表明:井筒破坏最严重的位置为深厚表土层和基岩交界面附近;罐道倾斜与井筒曲率的关联度达到0.9032,与井筒径缩量的关联度达到0.8723,为高关联度因子;罐道弯曲、罐道错位和罐道间隙值与井筒径缩量、井筒曲率的关联系数均小于0.7,为低关联度因子;当罐道倾斜较为明显时,即使罐道弯曲、罐道错位和罐道间距变化不大,井筒发生畸变的几率也很大。本研究为井筒畸变、罐道劣化等研究提供了新思路,对保障提升安全有重要理论意义和实用价值。

基于震电测井的信号收发系统设计

震电测井技术是基于震电效应一项新技术,其深入的研究对于现今能源紧缺的情况下对于更为有效地勘测地层油气资源有很大意义。本系统基于震电测井现阶段研究最新进展,设计了一套由发射系统和接收系统组成的测井仪器模型。该系统经过模拟井筒实验,能够有效地接收到高质量的震电信号,可以通过示波器观察到震电信号随收发距离的波形变化情况。

水平井积液机理初探

室内采用透明玻璃管建立水平井模拟实验装置,进行多组常规低压实验,实验结果表明水平井携液能力仅为直井的1/3~1/2,水平段流体分层流动,造斜段气液滑脱严重为气井携液能力下降主要原因;水平段积液聚集在油套环空,更利于气井排液;积液主要分布在水平段低部。加注表面活性剂,可提高携液能力。