气体钻井空井压井井筒气液两相瞬态流动数学模型

气体钻井钻遇高压、高产气层后往往要进行压井作业,空井压井期间,随着压井液的注入,井筒环空气液两相流动与地层渗流产气发生耦合作用,目前国内外对此研究都很少。为此,基于地层瞬态渗流理论和井筒气液两相流动理论,建立了气体钻井空井压井过程中地层瞬态产气与井筒气液两相瞬态耦合流动数学模型及其数值求解方法。实例模拟计算结果表明:(1)气体钻井空井压井是由气相空井筒—瞬态气液两相流动—纯压井液井筒的物理过程,同时也是一个地层瞬态渗流与井筒气液两相瞬态流动耦合的过程;(2)成功的压井作业需要井口回压、泵排量、压井液密度等关键参数的共同配合,其中控制好井口回压是保证压井作业获得成功的关键。结论认为,研究成果首次量化了气体钻井压井过程,对气体钻井空井压井施工参数的优化设计具有指导意义。

平落006-5井空井固井初探

平落006-5井是平落坝低压易漏地质构造上的一口排水井。设计311.2mm井眼采用空气钻井技术钻至井深1650m下入244.5mm技术套管。为了解决空气钻井达到设计井深后,替入水基钻井液再下套管、注水泥固井面临井壁水化失稳和井漏等问题,第一次实施了空井正注水钻井液固井作业。分析了空井固井的7项技术难点。空井通井采用了模拟钻具配合划眼、加大排气量清扫技术,下套管采用了加长铝质引鞋配合平稳控制下放速度技术,注水泥采用内插管配合施工参数动态监测技术。介绍了现场施工过程中井眼准备及管柱下入、注水泥等工序,值得借鉴和推广。施工顺利,固井质量合格,创造了该地区244.5mm套管空井固井最深纪录,丰富了空气钻井技术。

高速铁路单排封闭式PVC空井减隔振效果的数值分析

高速铁路列车在运行过程中产生的振动,严重影响沿线居民的生活和科研院所的工作,需采取有效措施加以控制。通过无限元边界的有限元分析方法对高速铁路单排封闭式PVC（Polyvinyl Chloride）空井减隔振措施进行了研究,结果表明：列车荷载产生的振动波在土体的传播过程中,中、高频段的振动波衰减很快,低频段的振动波是引起土体振动的主要原因;随着空井深度的增加,减隔振效果增强但影响能力有限,建议空井深度设置为10～15 m;当空井直径在400 mm之内时,随着空井直径的增加减隔振效果显著增强,超过400 mm后,对减隔振效果的影响较小,建议空井直径设置为400～500 mm;随着空井间距的增加,减隔振效果明显减弱,建议空井间距设置在0.10 m以内。

水平环空井段内岩屑运移规律实验研究

利用PIV技术具有可视化、可靠性、准确性等特点,通过实验方法研究了流体黏度、入口流量、井斜角等影响因素对水平环空井段内固体运移规律的影响。结果表明:随着入口流量的增加液体对固体的携带作用增强,临界携砂流量为42 m3/d,流量继续增加井筒对固相的携带作用不再明显增加;黏度的增加使液体速度减小,从而使固体运移速度也相应减小,但黏度增加有利于携砂,临界携砂黏度为0.4 Pa·s,黏度继续增加液相对固相的携带作用增加缓慢;井斜角增加不利于液相携砂,井斜角达到90°时固定厚度最厚。

第N次井底压力等于地层压力的空井压井设计——续“空井压井拟瞬态设计理论”

本文续"空井压井拟瞬态设计理论"一文,建立了第N次井底压力等于地层压力的空井压井设计理论,推导了第立次井底压力P_di(i=1,2......N)以及所需压井泥桨用量的计算公式;分析了压井泥浆排量对各主要压井参数的影响,提出了计算Pr, A和B值的井喷套压立压法。

建35-3井空井固井技术

建35-3井是建南南高点低压易漏地质构造上的一口开发井,该井在φ311.2 mm井眼采用空气钻井技术钻至井深2 690 m,然后下入φ244.5 mm技术套管。为了解决空气钻井达到设计井深后,替入钻井液再下套管、注水泥固井面临井壁水化失稳和井漏等问题,决定在该井直接进行空井固井作业。通过分析固井技术难点,并采取非插入式正注反灌注水泥固井作业,选用双凝双密度水泥浆体系,用增韧防漏水泥浆作尾浆,该井实现了低压易漏地层全井封固,而且施工顺利,固井质量合格,值得借鉴和推广。

抽油机井过环空井下关井测压工艺研究

低渗透储层受井储效应影响大,压力恢复试井时出现平面径向流时间较长,严重影响了产油量。研究了降低压力恢复试井出现平面径向流时间的理论方法,结果表明井储效应是影响测试井出现平面径向时间的主要因素,需要采取井下关井测试工艺才能缩短关井时间。针对以往井下关井测压工艺的不足,研究了过环空井下关井测压工艺,该工艺的关键为研制的测试工作筒及配套的测压工具,并进行了5井次的对比实验。实验效果表明,研制的测试工作筒与测压工具配合良好、工作筒工作稳定、工作周期较长。5口井对比表明,过环空井下关井测压工艺能够大幅度降低井储效应的影响,显著缩短了测试井出现平面径向流阶段的时间,大大降低了关井期间的产量影响。

单排封闭式PVC空井减隔振措施的模型试验研究

针对高速铁路在运行过程中对周围环境产生的严重振动问题,通过进行1 g条件下单排封闭式PVC空井减隔振措施的室内缩尺模型试验,明确不同振动频率条件下其减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素,为实际工程提供参考。研究结果表明:单排封闭式PVC空井减隔振效果良好,设置后井后各处相对加速度最大衰减达20%左右。低频率振动下,增加空井直径可使靠近空井处的减隔振效果更加明显,而高频率振动下,对井后各处均有明显影响。增加空井的深度可提高其减隔振效果,且深度越深,减隔振效果增加的越明显,但相比于加大空井的直径,该措施的影响能力有限。减小井间距(净距)可提高其减隔振效果,但随着空井的加密,减隔振效果的增加逐渐变缓。

空井压井方法计算的完善和应用

在“平衡点”空井压井方法的基础上提出了“等效平衡点”的概念。在等效分析的前提下,将空井压井分为三个阶段。又针对空井压井中出现立压负值问题,提出了两种解决方法。

煤层气采空井冬季集输管道维护经验及建议

为了弄清煤层气采空井冬季集输的特点,确保采空井冬季运行稳定,通过总结采空井CK-02的生产维护经验,认为冬季管道内积水是采空井的维护难点,采空井管道应尽量避免布设在平缓路段,通过在合适位置缠保温设备,加装凝水缸或加装放水球阀等措施,确保管输安全。并根据上述经验,对新投运的CK-03,以及改线后CK-02井的管道改造提出合理化建议。

高速铁路双排封闭式PVC空井减隔振措施的模型试验研究

高速铁路是一种大运量、安全、效率高、能耗少的运输方式,对国家的发展做出了巨大的贡献,但与此同时,由高速铁路给周边环境带来的不良振动和噪声环境污染等一直备受大家的关注。针对以上的问题,本文通过进行1g条件下双排封闭式PVC空井减隔振措施室内模型试验,其直径、深度、排间距等因素对双排封闭式PVC空井减隔振效果进行分析。结果表明:双排封闭式PVC空井深度是影响减隔振效果的主要因素,随着其深度增加减隔振效果逐渐增强;而双排封闭式PVC空井直径和排间距对减隔振效果影响不够明显;综上所述确定了双排封闭式PVC空井减隔振效果的优越性,为以后的实际工程提供参考。

井内喷空工况压井方法研究

钻井中井内钻井液喷空是一种严重的井控事故,由于常规井控方法无法使用,研究井内喷空时的非常规压井方法就十分必要。通过研究压回法、动态压井法、动力压井法与动量压井法等4种方法的原理和工艺过程,对每种压井方法的适用性及特点进行了总结和比较。根据以上比较和总结,得出了井内钻井液喷空工况下非常规压井方法的优选方法,并对现场空井实施非常规井控提出了切实可行的措施和建议。

基于模糊C均值聚类的空—地—井垂直重力梯度数据反演方法

通过重力梯度数据三维反演能够获得地下密度结构模型,用于地质资源勘探等领域。航空、地面和井中观测的重力梯度数据含有不同频率的信息,通过数据联合可以降低反演多解性,提高成像分辨率。对于具有复杂形态的地下异常体,目前这种多尺度数据联合反演的纵向空间分辨率,尤其是异常体底部的成像分辨率有待提升。针对该问题,开展了航空—地面—井中垂直重力梯度数据的联合反演方法研究。首先,在正则化反演中引入模糊C均值聚类算法,通过在迭代过程中加入聚类约束降低多解性;其次,联合航空、地面和井中垂直重力梯度数据,提出一种联合反演方法,并使用GPU加速计算;然后,将反演应用于理论模型数据与美国文顿盐丘地区重力梯度数据,验证方法的效果,并讨论了井位置对结果的影响;最后,对基于GPU加速的并行反演方法进行性能分析。数据试验证明了模糊C均值聚类算法能够降低反演的多解性,通过联合反演能够获得准确的密度分布,该方法具有一定的抗噪能力;使用异常旁井和穿异常井数据的成像分辨率更高。计算的文顿盐丘地区密度分布与其他学者的结论相近,证明了方法是有效且可行的。试验还表明,GPU并行方法具有较高的加速比,提出的方法能够为地质找矿等研究提供技术支撑。

天然气空井压井排量的一种计算方法

根据流体力学理论,压井排量对流体摩阻具有重要影响。针对天然气空井的压井计算,基于已有相关模型,将压井排量作为未知数,考虑了压井排量对摩阻的影响,改进了空井救援井压井的拟瞬态模型,并通过数学计算软件得到压井排量的计算方法。数值计算结果表明:压井排量随着压井液密度的增大而减小,随着井眼尺寸的增大而增大,随着井深的增加而减小;实例验证的误差控制在1%以内,表明该计算方法可以达到现场精度要求,对后续类似井的压井作业具有一定的指导意义。

大冶铁矿接替资源勘查项目中“空、地、井”磁法测量的应用

大冶铁矿项目属2004年度危机矿山接替资源勘查项目九个试点项目之一。该项目的实施,不但取得了深部找矿的重大突破,解决了接替资源问题,同时也为全国危机矿山深部找矿工作的开展起到了示范作用。论文重点介绍了1/1万高分辨率航空磁测、1/2000高精度地面磁测、井中三分量磁测等磁法工作在勘查工作中的应用效果,特别是"空、地、井"磁测联合勘查,深部弱信息提取技术,精细反演技术、井-地磁测联合反演技术等几个方面值得借鉴和推广。初步统计,大冶铁矿参考磁异常布置的32个钻孔中,19个孔见矿。因此,本文认为在深部找矿(-600m)过程中,磁法工作依然大有可为。

环空充气钻井工艺设计及参数分析

针对传统寄生管充气钻井工具在环空中形成的气相分布不均匀的弊端,设计了一种新型环形气体均布寄生管充气钻井工具。根据传热学、热力学和垂直气液两相管流理论,考虑注入气体物性随井筒温度压力变化,对环空充气工艺参数进行优化分析。分析结果表明,环空压力随注气量增大先急剧降低后逐渐升高,注气量通常选择在稍大于临界点处对应的气体流量;在静压控制区环空压力变化幅度明显大于井口回压变化,环空压力变化敏感;在摩擦控制区随井口回压变化,环空压力变化幅度较小,更加缓和,易于调节。

铁法矿区地面垂直采空区井技术

基于对低透气性煤层顶板受采动影响下的移动规律的研究,铁法矿区于1994年通过联合国UNDP项目率先在国内应用地面垂直采空区钻井进行了技术示范。通过对已经施工的21口采空区钻井的应用和研究,铁法矿区对于采空区钻井的布孔原则和理论方面取得了丰富的经验和成果,大量的实践也证明了地面垂直采空区钻井技术在低透气性煤层,尤其在煤层群开采时,是最有效的煤层气开发技术之一。

空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法

围绕综合利用空-地-井多源重力异常联合反演提升精度的目标,提出正则化协同密度反演方法,从而有效利用多维数据的横向和纵向变化特征提高反演精度,且无需先验信息的约束.此外,还提出利用奇异值谱和深度分辨率工具评价航空数据观测高度和层数对反演分辨率的影响.通过理论模型试验本文方法在空-地、地-井等不同情况下的应用效果,结果表明空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法能获得更高分辨率、高精度的反演结果,且证明不同的钻孔位置对反演结果有较大的影响,从而可指导实际的空-地-井联合勘探.最后,利用文顿盐丘实际勘探数据进行空地和空地井重力数据协同反演,反演结果垂向分辨率明显优于地面观测数据反演结果,盐盖的顶面及中心埋深与前人研究和地质资料解释相吻合,验证了方法正确性及实用性,为推进我国空-地-井立体重磁勘探提供了重要的技术手段.

隐伏岩浆型铜镍矿空—地—井协同勘查技术体系

近年来我国能源及矿产资源需求旺盛,覆盖区找矿已成为热点,急需有针对性的新方法技术解决覆盖区勘查找矿问题。本文提出一种针对覆盖区找岩浆型铜镍矿的空—地—井协同快速找矿方法技术体系,并建立了针对隐伏岩浆型铜镍矿的深部矿产资源空—地—井协同快速有效勘查技术体系的架构及说明。该技术体系以覆盖区的地形、地质和深部矿产资源分布特点为前提条件,以综合航空地球物理为主、协同地面—井中地球物理探测方法为手段,以大数据融合、弱信息提取、地球物理-地质建模方法为重点,以地质构造和成矿理论为指导。该技术体系在新疆若羌县启鑫地区隐伏岩浆型铜镍矿床勘查中得到验证,并取得较好的应用效果。

环空测试井新型泄油器的研制与应用

为满足清洁生产要求和有杆泵抽油井测试需要,目前多数油井生产管柱安装了泄油装置。在非环空测试井中普遍使用KYLM-115锚定式泄油器,在环空测试井中还没有较为适宜的泄油器。通过对现有油井管柱泄油方式调研分析,结合环空测试井特点,设计研制了轨道换向式泄油器,并进行了结构优化和开关力计算,验证该工具可行性。轨道换向式泄油器主要由接头、外套、弹性滑套、轨道销钉、摆动环、泄油外套、密封件等组成,与现有的环空测试井泄油器相比,轨道换向式泄油器的泄油孔能实现重复关闭和打开。在7口试验井现场应用过程中,无泄油器失效现象发生,满足环空测试井生产和测试要求。该装置能克服现有环空测试井泄油器的缺点,具有动作可靠,使用范围广,使用寿命长,对抽油杆组合无影响等特点。