水平井压井立压控制误差分析与井口套压预测

根据水平井压井的基本原理,考虑环空摩阻、流体流型影响下的计算误差,分析了水平井与直井压井控制立压变化的比较误差。以直井井控理论、多相流理论为基础,建立了水平井井控三相流理论模型,采用有限差分方法对模型进行了数值化求解。算例分析结果表明,在水平井立压控制过程中,如果按直井方式压井,不仅在初始立压点和终了立压点存在误差,而且在造斜点、稳斜点处也存在较大的误差,这将对水平井井控作业产生一定影响。在水平井压井过程中,直到溢流全部移出水平段时水平井的井口套压才开始逐渐增加;岩屑床的存在使水平段和造斜段的环空尺寸减小,对流体流速有一定影响,使井口套压比不考虑其存在的情况时偏高;水平井曲率半径、水平段长、水平段微小倾角、多个造斜率等因素对井口套压影响不大,而井眼尺寸、压井排量、溢流量等因素对井口套压影响较大。

司钻法压井过程中立压和套压的计算

司钻法压井是现场常用的一种油气井控制井的压井方法。本文根据压井的基本原理,结合压井作业工况,推导出司钻法压井过程中立压和套压的计算式,通过实例进行了计算,利用本文计算结果,有助于指导压井施工。

反循环司钻压井法过程中立压和套压的计算

针对我国在超高压构造上的油气井钻井周期长、多存在技术套管磨损严重、套管强度较低等问题,若采用传统的正循环压井法施工作业,出现的最大套压是在当井内溢流上升井口时,有可能超过井口井控装置和套管的安全承压范围,为了规避这种风险,多采用反循环压井法。推导了反循环司钻压井法压井过程中立压和套压的计算式,通过实例进行了计算,利用计算结果,有助于指导高压油气井的压井施工作业。

常规压井过程中立管压力控制误差分析

常规压井过程中立管压力的控制是非常重要的,现场采用的压力计算方法虽然简便,但是在某些情况下会带来一定误差。根据井控时井底常压的基本原理,分析了三种常规压井方法在考虑流体流型、环空摩阻、井型、井身结构等影响因素下的循环立压计算误差,特别针对边循环边加重方法,给出了一个循环周中分段加重的循环立压控制方法,从理论上证明该方法能减少压井时间。通过算例分析,指出钻柱内流体流型和环空内流动摩阻对压井操作存在的影响,对于深井、定向井、水平井、环空尺寸较小井在关井立压较高的情况下影响更大。建议对这类井压井操作时考虑各种影响因素,采用计算机软件准确控制井底压力平衡。

分段加重法压井过程中立压与套压的变化规律研究

基于司钻法压井循环时间长、套压峰值大和工程师法关井后等待时间长的缺点,在循环加重法的基础上,提出了分段加重法的概念,并根据流体力学基本原理和井控理论,建立了分段加重法压井过程的物理模型,推导出立压和套压的计算公式,且给出压井过程中计算机控制立压的工作原理和过程。通过算例分析,得到了压井过程中立压和套压的变化规律,验证了分段加重法相比于司钻法和工程师法的优越性,为安全、快速、经济钻井提供理论指导。

负压差立管插板阀调节颗粒质量流率的实验分析

在大型循环流化床装置上,通过改变负压差立管上的插板阀的开度,测定不同颗粒质量流率条件下插板阀上下的流态和脉动压力,以此分析插板阀对下料过程颗粒质量流率的调控机制。实验结果表明,对于立管的下料过程插板阀的开度存在一个临界开度,将插板阀的开度范围划分为非可控制区和可控制区。当插板阀的开度大于临界开度时,处于非可控制区,不能进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上下的流态一致,脉动压力曲线相似;当插板阀的开度小于临界开度时,处于可控制区,可以进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上的流态是移动床,阀下的流态是雨状下落流,上下的脉动压力曲线不同。

负压差立管下料过程压力脉动的传递性实验与分析

在高13 m大型循环流化床装置上,对φ150 mm×900 mm负压差立管内气固两相流的动态压力进行了轴向多点测量,并用标准偏差进行了分析,主要研究立管下料过程的动态传递特性。实验表明负压差立管内存在明显的压力脉动现象,这种压力脉动具有一定的传递性。颗粒质量流率比较小时是稀密两相共存流态,稀相区的压力脉动主要受进料流量振荡的影响,向下传递;密相区的压力脉动主要受立管的波动性排料影响,向上传递;随着颗粒质量流率的增加达到浓相输送流态时,上部是连续式浓相输送流态,下部是密相波浪式输送流态,立管的压力脉动主要受进口流量振荡和排料过程压缩气体作用,向下传递。对立管的压力脉动进行标准偏差分析表明脉动压力传递沿颗粒的流动方向上具有幅值增大特性。在立管内流态从稀密两相共存流态转变为浓相输送流态时,由于颗粒压缩气体分量最大,压力脉动幅值最大,减小或增加颗粒质量流率,压力脉动幅度均降低。

水泥生料立磨压差变参数二型模糊控制器设计

大量仿真实例以及实际应用表明,二型模糊控制器的控制效果要优于PID、一型模糊控制器。虽然基于KM降阶算法并不能得到区间二型模糊控制器的解析解,但在特定的条件下,仍然可以得到一种非线性的区间二型模糊控制器的数学表达式。一旦二型模糊逻辑系统的结构确定下来,那么区间二型模糊控制器的形式也随之确定。水泥厂生料立磨粉磨系统具有非线性、大滞后、时变特性,传统的控制器难以得到理想的控制效果。提出了一种变参数二型模糊控制器设计算法,该控制器的参数在控制器作用过程中可变,因此该控制器的表达式可根据系统的响应做出合适的修改。通过对某水泥厂生料立磨压差控制的仿真结果表明,控制器能够在保证系统响应时间的基础上,降低系统超调,保持系统的稳定性。

基于立管分流及溢漏早期监测的控压钻井系统

控压钻井技术因其可有效降低窄密度窗口地层钻井难题、提高钻井时效已成为国内钻井新技术应用的热点。针对当前低油价形势下窄密度窗口的钻井难题,工程院研发了基于立管分流及溢漏早期监测的控压钻井系统,重点阐述了该系统的系统构成、压力控制工艺方法及取得的成就,为解决上述钻井难题提供了更经济的控压钻井方式,具有广泛的推广应用前景。

空钻井筒二维流场的数值模拟及井口压力分析

空气钻井井口压力是控制井筒内气固两相流场的重要参数,本文基于有限体积法,采用多块结构化网格,对川渝地区相关井空气钻进时的井筒二维流场进行了数值模拟,得到了速度、压强沿井深的分布情况。结合最小携岩速度与冲蚀临界速度准则,比选了合理的井口压力值范围,与实际钻井操作参数吻合较好。

三参数自动控压钻井技术室内试验

为验证控压系统的工作原理、测量系统的精确程度以及控制系统可靠性和重复性,配套了一套室内工艺试验流程,对三参数自动控压钻井技术进行了室内模拟试验。试验结果表明,各个参数值都能在允许的时间内回到设定值,自动采集系统的控制过程比较稳定,控制效果良好;通过记录节流阀的节流压力和流量,掌握了各种节流阀的非线性流量特性以及节流阀和套压的延时特性;该试验流程配套简单,容易实现,可较好地模拟钻井的各个过程,通过对采集控制系统的不断调试,掌握了采集控制系统的调节特性,验证了控制流程、控制方案和控制方法的有效性,对现场试验有一定的指导作用。

压井过程中井底压力的控制方法

随着窄安全密度窗口和高压油气藏井数的越来越多,井控风险日益突出,对现场常规压井技术提出了更高的要求。立压和套压是井控作业中两个重要的压力数据,随着井控技术的发展和随钻井底压力测量技术(PWD)的应用,套压作为重要的井控参数,作用越来越突出。为此,通过分析套压在常规压井中的应用,套压操作受到地层破裂压力、套管抗内压强度、井控装置的工作压力的限制,而井口节流阀的操作关系到及时准确地控制井底压力以及顺利实施压井作业。针对立压控制法和套压控制法在常规压井技术中的压力传递的延迟性,指出应充分利用立压和套压变化趋势及特点,优化节流阀操作,改进常规压井技术操作,并提出了井底压力控制法的使用原则和操作步骤。最后,分析了压井过程中随钻压力测量技术(PWD)实时记录的井内钻井液当量密度,有助于工程师准确控制井口回压,实现井底压力基本恒定的控制,以便顺利完成压井作业。

循环流率对循环流化床回路压降影响的实验研究

对于布置有流动密封阀的循环流化床反应器,其系统压力满足自平衡的特性,固体颗粒循环流率Gs和循环回路的压力平衡具有直接的联系。该文在冷态循环流化床实验台上研究了循环流率对系统各部件压降的影响:在流化风速一定时,随着流动密封阀回料风量升高,回料阀流动阻力下降,循环流率升高;提升管内床压降较高时,炉膛内物料体积份额增大。当Gs超过一定值时,提升管内进入"S"型分布的快速流态化,顶部达到饱和携带状态;分离器压降随着颗粒携带浓度Cs的增加先降低后升高,其转捩点约为3.2kg/m3;立管内负压差移动床的流动状态可以通过改变孔隙率和压差梯度,利用较低的料封实现较高的压头,自动吸收其他部件的压降波动,维持系统平衡。

压井过程模拟与自动监控

油气井压力控制技术是实现钻井安全的一项关键技术,而作为井控核心的二次井控技术,目前还有许多方面需要改进和完善。在分析当前压井技术缺陷的基础上,对压井过程进行了优化,设计了压井监控系统,并开发了压井过程模拟及监控软件。通过实验室模拟验证,该系统可很好地解决人为操作、计算误差、延迟时间等带来的压井问题,实现压井过程的自动、准确和安全控制。

基于井控原理的压力控制方法

控压钻井主要应用于窄密度窗口地层,容易引起溢流等复杂情况,而目前普遍采用的套压控制方法无法解决溢流时的压力控制问题。依据U形管井控原理提出了立压控制方法,能够解决溢流时的压力控制问题。针对地层压力的不确定性,微流量控制方法作为一种动态关井方法能够替代常规的关井求压,快速获得准确的地层压力,多相流模拟证明微流量控制在溢流的早期是完全可行的。套压、立压和流量的综合控制方法能够满足复杂情况下的压力控制要求,弥补了常规控压钻井的不足。同时对自动化控制技术提出了更高的要求,需要智能控制技术才能满足需求。

井控压井方法研究

由于各种不可预知的因素限制,钻井过程中,发生溢流、井涌的机率很高。溢流发生后,井底压力失衡,就要进行压井作业重建井底压力平衡。但是如果在开井状况下循环,就会因为环空液柱压力太小,新注入的钻井液会随着油气立即喷出,无法建立压力平衡,所以必须在井口造成一定的阻力(即套压和立压)。

小井眼压井技术

对小井眼而言,用环空压耗控制井底压力容易压漏地层,从而进一步使井控问题复杂化,其实无论哪种压井方法它们都有各自的利弊,我们怎样权衡这种利弊关系,所以选择和实施压井方法要谨慎行事。

空气-水两相管流中节流法控制不稳定流型压差波动特性实验研究

实验研究了集输立管系统空气水两相流动,针对流动中遇到的不稳定流型进行了节流控制,研究了节流阀开度对严重段塞流、震荡流型和不规则流型等三种不稳定流型的消除过程及效果。为能进一步揭示节流阀开度对流动的影响特性,本文统计了各工况条件下立管压差波动幅值的节流过程值,研究对比了对应不同气速或液速的立管压差波动幅值随节流阀开度的变化规律。结果表明,随着阀门开度的减小,节流阀压降增大,立管压差波动幅值和周期均逐渐减小;当阀门开度减小到一定程度时,均能使系统不稳定流动消除。

矿渣立磨生产工艺的动态控制系统研究

矿渣立磨是矿渣微粉生产线的关键设备,运行中由于料层厚度不稳定,经常出现振动过大和堵料等异常情况,而且立磨是一个多变量、强耦合、响应慢的非线性系统,难以建立准确的数学模型。提出利用模糊控制技术对立磨进行动态控制,设计了针对料层厚度和立磨压差的动态控制系统;计算机仿真实验及现场实际应用效果表明,矿渣立磨动态控制系统有效地提高了立磨运行的平稳性和连续性,立磨运行异常的问题得以解决。