高温高压小井眼水平井环空ECD综合计算模型

精确计算井筒环空ECD是钻进参数设计及安全、高效钻进的基础。为了提高其计算精度,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,结合多元非线性回归获取钻井液密度和流变参数计算模型。通过耦合钻井液密度和流变参数回归模型与井筒传热模型,建立高温高压小井眼水平井环空ECD综合计算模型。与实测PWD数据相比,该模型平均相对误差为0.72%。研究表明,在计算高温高压小井眼水平井环空ECD时,温度和压力对钻井液密度和流变参数影响不可忽略。在钻进过程中,随着钻井液循环时间的增加,下部井段环空温度不断降低,钻井液密度与稠度系数逐渐增加,环空压耗与ECD不断增加。温度梯度和钻井液排量通过影响环空温度分布,进而影响环空ECD。地温梯度越高,环空温度越高,环空ECD越小;钻井液排量越大,环空温度越低,环空ECD越大。钻柱转速、环空尺寸和接头尺寸是影响环空ECD的重要因素。随着钻柱转速增加,环空压耗增大,进而导致环空ECD增加,但增加幅度逐渐减小;接头尺寸越大,对应的环空尺寸越小,环空压耗越大,进而导致环空ECD越大。研究结果为高温高压地层小井眼水平井的安全、高效钻进提供理论基础。

海上高温高压井环空ECD精细预测模型

为了准确预测高温高压井环空ECD,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,利用多元非线性回归得到了钻井液密度和流变参数计算模型。通过将钻井液密度和流变参数计算模型与井筒传热模型耦合,建立高温高压井环空ECD精细预测模型。相比Drillbench软件计算结果,该模型更接近于实测PWD数据,误差更小。实例井计算结果表明,循环钻进过程中,下部环空温度不断降低,钻井液密度和稠度系数受温度影响不断增加,导致环空ECD不断增加;钻井液排量与地温梯度是影响环空ECD分布的关键因素,排量越大,环空压耗越大,进而环空ECD也越大;地温梯度直接影响环空温度分布,地温梯度的增加将导致环空ECD的不断降低。

无隔水管钻井液回收钻井系统井筒压力分析

基于Beggs&Brill两相流计算模型,结合无隔水管钻井液回收钻井系统(RMR)钻井技术特点,建立了适用于RMR浅表层钻井的环空压力计算模型。该模型考虑了:岩屑对钻井液密度的影响;气体膨胀、井筒温度、井筒压力对两相流持液率和气体密度的影响;泥线处的定压边界条件。分别讨论了钻井液排量、机械钻速、气侵量等因素对环空压力的影响。计算结果表明,随着钻井液排量和机械钻速的增加,环空压力增加;随着气侵量的增加,环空压力减小,其中气侵量对环空压力的影响较大。

控压固井注入阶段井筒压力预测模型

控压固井技术在应对窄密度窗口地层固井难题时具有显著优势,但目前对注入阶段井筒压力的预测模型研究较少。结合控压固井的工艺流程,将注入阶段分为4个环节。基于流变学理论、井筒传热学理论和压力场理论,考虑注入阶段多流体间流变性能的差异,建立了温度-压力-流体性能参数耦合模型,并采用四循环迭代方法进行求解。以X井的控压固井参数为例进行了模拟计算,预测结果误差较小。对控压期间井筒的温度场、压力场和环空ECD进行了分析,研究结果表明,温度场在不同时间段对井口回压的影响规律不同,当环空流体结构为多液柱结构时,井口回压对温度的敏感性较小;井筒压力变化规律受流体位置的分布影响较大;在其他条件不变的情况下,提高注入排量会增加作业密度窗口,但环空最大ECD基本不变。根据研究结果提出了对应的改进思路,以便对控压参数进行更好地设计。