基于多相流理论的救援井动态压井模拟方法研究

目前救援井动态压井模拟方法多为各类软件模拟,鲜有结合实井试验验证过其可靠性的模拟方法,且试验存在缺乏模拟模型、试验参数设计难的问题。因此,提出了一种救援井动态压井模拟方法,可用于救援井动态压井全过程模拟,也可用于救援井动态压井及试验的方案设计。该方法建立了救援井动态压井模拟模型,模型由井身结构、钻井液、地面设备等数据搭建,并嵌入了可实现模拟过程中井下安全性(套管鞋处压力、管柱受力)监测、地面泵注设备智能超压保护、模拟压井流程一体化等多项作用的功能模块,为救援井动态压井的方案设计提供模拟支持。模拟结果表明:高压井排量、高密度压井液有助于快速压井。试验结果表明:本方法模拟结果与实测数据变化趋势具有较高吻合度,整体试验过程、动态压井阶段模拟的平均相对误差均小于10%,验证了模拟方法的合理性和可靠性。该救援井动态压井的模拟方法对科学有效地进行救援井动态压井、提升救援井动态压井成功率具有重要意义。

低碳铝镇静钢精炼渣理化性能研究及动态调控

为提升低碳铝镇静钢水的可浇性,基于低碳铝镇静钢精炼渣的热力学计算,研究典型组分CaO/Al2O3(C/A)、SiO_(2)、FeO对精炼渣液相线温度、1650℃黏度和表面张力的影响规律,结合精炼渣理化性能(熔点和黏度-温度曲线)测试结果,建立吹氩直上精炼渣动态调控模型,并投入生产实践应用。结果表明:随着C/A增加,精炼渣熔点在渣中SiO_(2)质量分数为5%时单调升高,在渣中SiO_(2)质量分数为10%时先降后升,另随C/A的增加精炼渣黏度及黏度-温度曲线的转折温度升高;精炼渣组分范围为C/A 0.75~1.50、SiO_(2)质量分数0~10%、FeO质量分数2%~6%时,可获得较低的液相线温度、较高的黏度和表面张力。生产实践中应用建立的模型可实现造渣物料的动态加入,精炼渣理化性能的稳定性得到显著提升,精炼渣的C/A和全铁(TFe)质量分数标准差明显降低;液相线温度、1650℃时的黏度和表面张力平均值分别降低6.9℃、增加0.0206 Pa·s和0.0109 N/m;全氧(TO)质量分数均值由2.78×10(-3)%下降为2.25×10(-3)%,改进了19.1%,钢水的可浇性得到显著改善。

天然气钻井井控技术的发展

国内天然气藏钻井井控技术、装备和规范在20世纪90年代发展到较为完善的水平,主要体现在四川盆地天然气主产区近20年没有发生恶性井喷事故。随着高压高产气藏的勘探开发,水平井和负压钻井等技术的推广应用,现有的井控技术已不能完全适应新形势要求,面临着诸多方面的挑战。为此,从4个方面提出了井控技术今后创新和发展的方向:一是完善井控理论和计算模型,开发先进实用的井筒剖面压力计算软件;二是提高井控装备配套水平,增强设备可靠性;三是研制井筒液面自动测定等仪器,做到及时发现溢流;四是完善闭路压力循环系统装置的研制,提高钻井的压力控制水平。这样,井控技术发展的目标就可以从预防井喷发展到保护油气层、预防资源破坏、预防环境污染和快速低成本地钻井。

深水动态压井钻井技术及水力参数设计

深水钻井中钻遇浅层流十分危险,动态压井钻井方法是处理深水钻井浅层流问题的一种有效手段。文中从原理、特点以及关键装备等几个方面对动态压井钻井方法进行了介绍,并结合工艺流程,通过理论分析,得到了钻井液密度、排量、混配比,钻井液需求总量以及泵压、泵功率等参数的计算方法。计算结果表明,对井底压力起主要作用的因素是密度,需要精确控制与混配,在相同压力条件下,先钻小尺寸的领眼容易在排量满足要求的条件下控制浅层流。

动力压井法的参数设计和实施方法

详细研究了动力压井法的参数计算、设计步骤和实施方法 ,建立了动力压井法理论体系。参数设计的内容包括初始压井液及加重压井液的密度和流量 ,压井过程主要控制参数 (立管压力和所需的最小泵功率等 )。流量是动力压井法的核心参数 ,得出了以平衡地层压力所需的最小流量和不压漏地层的最大流量为上、下限的流量控制范围。

起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法

钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U形管原理不能描述此时的井眼状况。针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型。利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法。实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性。

动力压井法理论及适用条件的分析

动力压井法是隶属于非常规井控的一种压井方法，主要是借助于环空流动压降来平衡地层压力，其实质就是使井底流动压力大于或等于地层压力而不超过地层破裂压力。通过全面分析其应用条件和影响因素表明，动力压井法是一种简便、安全、快捷的压井方法，它能解决现有的建立在直井基础上以“泵送模式”作为基本理论的常规压井方法（司钻法和工程师法）所不能处理的许多井喷和溢流问题。动力压井法的应用受到地层压力和现场机泵等条件的限制，根据地层压力和地层破裂压力的关系，得出了动力压井法能否应用的综合判别式，对于现场机泵条件的限制，提出了许多切实可行的措施和建议。

HF203井井喷及强行下钻压井方法

川东北地区地质情况复杂,产层具有高压、高产、高含硫等特点,钻井与固井难度大。HF203井是该地区的一口高压定向深井,尾管固井钻完水泥塞起钻后期发生溢流,因处理不当发生了井喷。介绍了该井的基本情况、溢流发生经过和置换法压井的过程,分析了井喷原因、压井难点,通过分析硬顶(平推)压井法、强行下钻压井法的适用条件,并结合该井的具体情况,确定采用强行下钻法压井。指出水泥浆缓凝时间过长是HF203井发生溢流的主要原因,起钻过程中未灌满钻井液是发生溢流的直接原因,发现溢流后处理不当是导致井喷的直接原因。HF203井压井的主要难点是井内压力太高、钻具深度太浅、无法实施置换法和硬顶法压井,强行下钻法是最佳压井方法。该井采用强行下钻法压井成功,为今后采用强行下钻法处理高压深井井喷提供了借鉴。

计算机优化压井开环控制软件系统研究及应用

由于钻井总体技术水平的制约,及缺少先进的井控装置,油田现场主要依靠技术人员的经验判断进行节流调节。但是,这样的操作具有很大的差异性,且存在一定的主观性和盲目性,极易造成地层被压漏或发生溢流,导致井下压力系统复杂化,贻误安全压井时机,并可能酿成事故。基于气液两相流理论,建立了压力实时监测模板,并利用各项技术形成了计算机优化压井开环控制系统。阐述了该系统的工作原理,详细介绍了溢流压井中防地层破裂监测模板、防套管鞋处压裂监测模板、防节流相关装备损坏模板、防泵入相关装备损坏模板等的软件功能设计与实现。该系统在中国石油CPOE3平台进行了模拟开环控制试验,结果表明,该系统计算分析能力强、安全可靠,在压井过程中反应及时、命令果断、执行准确,取得了预期效果。

河坝1井高压含硫气层井控技术

河坝1井是川东北部通南巴构造带上的一口重点探井,全井预计产层9个,地层压力相差较大,而且海相地层裂缝、溶洞发育,很容易出现“喷漏同存”的复杂情况,不利于井控。加上碳酸盐岩地层压力预测不准,天然气中含有硫化氢以及井场自然条件的限制,该井井控难度极大。为此,该井不但应用了高压抗硫井控装备、配备了气体监测仪器、做好了各种应急预案,而且在钻井过程中也采取了地层承压堵漏、简化下部钻具组合、近平衡压力打开产层等预防井喷、井涌的工程技术措施。该井共发生井涌2次,但均压井成功,顺利钻至设计井深。

塔里木油田井控技术研究

阐述了塔里木油田探井井控的技术现状,对所涉及的井控问题进行了研究;针对井控作业中井控设备与内防喷工具压力级别的选择、压井方法、井身结构等的通行做法,提出了进一步的改善途径,对泥浆密度附加值的选择、专家井控与制度井控、井喷等问题进行了探讨.

无安全压力窗口裂缝性地层五步压回法压井方法

采用常规压井方法处理无安全压力窗口裂缝性地层气侵时存在一压即漏、漏完仍喷的问题,为解决该问题,基于安全控制井筒压力并重建安全压力窗口的指导思想,提出了五步压回法压井方法。介绍了五步压回法压井的基本原理和挤压转向、平稳压回、逐步刹车、吊灌稳压和堵漏承压5个步骤,给出了压井液排量、漏失压差、井口套压和安全压力窗口等关键参数的计算方法。五步压回法压井方法自2006年开始在塔里木油田推广应用以来,控制了1 138井次溢流和38次井控险情,大大提高了压井成功率。研究结果表明,五步压回法压井方法能有效控制井筒压力,实现喷漏同存裂缝性地层的安全钻进。

关于两个井控争议问题的讨论

防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式在石油行业标准中没有明确规定,而防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式涉及到井控设计和现场防喷器的使用,对井控具有重要影响。为此,针对目前井控现状,分析了防喷器控制原理并查阅了文献资料,指出了因操作手柄位置不合理带来的井控隐患,建议钻井中防喷器操作手柄的最佳位置为"中"位;分析了防喷器组合的功能并查阅了井控标准,指出了防喷器组合形式和安装顺序等方面存在的问题,针对不同压力级别,提出了防喷器的组合方式及安装顺序的建议。对于防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式,需要修订现行标准以进行规范,并对标准修订的重点内容提出了建议。

川渝油气田井控工艺技术反思

回顾和总结20多年来的井喷失控、着火事故发现,油气井井喷控制过程必须经过发现、关井、压井三个阶段,虽然井控工作要从技术与管理的各个方面齐抓共管才能奏效,但通过形象化、条理化等工作可以使井控技术和管理简单化,"坐岗制"、"四、七"动作等方法都为一线现场人员掌握井喷预兆发现、关井控制井口等技术发挥了重要作用,就连喷、漏共存复杂条件下的井控技术通过总结成"吊灌"工艺都被现场人员所掌握,因此,为了普及井控技术,有必要将设备检查、压井工艺等重要环节也分别总结出一套易记忆、便操作的实用技术和示范性推荐作法。

海洋深水钻井动态压井计算方法研究

动态压井法是一种较适用于海洋深水井控的方法,在一定范围内得到了应用。根据动态压井原理,建立了通过钻柱注入压井液的动态压井模型,得出了一种较合理的压井参数计算方法,包括初始压井液及加重压井液的密度和最大最小流量的计算,并通过实例验证。

“下吐上漏”复杂井的堵漏压井实践

在多压力系统的长段裸眼内，钻遇高压油气水层时，往往出现“下吐上漏”等复杂情况，甚至出现卡钻事故。其处理难点在于，若先堵漏，堵漏液易被高压地层流体冲走；若先压井，又会发生井漏。一些井由于处理方法不当，虽投入大量人力、物力、财力仍出现井眼报废，造成巨大损失。满西２井在处理卡钻事故的套铣作业中，遇到“下吐上漏”的复杂难题。经对井下情况分析后，提出处理复杂情况的合理的堵漏液配方和浓度；堵漏液走前，压井液走后；施工中合理控制回压；允许少量漏，不允许有增量。采取堵漏压井同时进行的方法，成功地解除了该井的复杂问题，为处理类似复杂情况的井提供了实例。

广安钾盐ZK001井喷处置之我见

在可能发生井喷的地区进行钻井作业,预防井喷成为关键。井喷预防主要包括井控设计,应急预案编制、井控装置有效性试验、钻井各工况的防喷演练、应急响应启动等。作者通过ZK001井施工过程中井喷险情成功处置的经验总结,发生后,井队沉着应突发井喷成功处置的一些具体做法值得业内同行借鉴。

动态置换法压井参数计算

通过研究气液两相泛流现象,提出了一种压井液注入和气体排出同时进行的动态置换法。通过理论分析得出,动态置换法压井过程中应满足井底压力恒定,气体排出过程应满足物质守恒,压井液全部下落到井底应满足泛流条件,从而建立了动态置换法压井参数计算模型。模型计算得到的气液注入速度比和最大压井液注入速度与Ramtahal实验数据比较接近,可应用到现场动态置换法的压井参数计算。通过对比动、静态置换法压井曲线,得出动态置换法在压井排量比较低情况下,压井时间比静态置换法短,井口压力比较低,从井控设备安全及井控工艺角度来说,动态置换法优于静态置换法。给出了动态置换法压井施工工序,对现场的压井施工有一定的指导意义。

井下动态液面监测压井技术在J35-5井的应用

建南地区含硫化氢天然气气井由于地层压力亏空,经常给压井施工作业带来困难,加大了井控的安全风险。在易漏失地区修井作业施工过程中进行液面监测,对现场作业没影响,监测位置灵活,监测误差小,可以实现环空带压监测,可以快速估算井底压力,判断井筒内液面变化情况,有利于保证井控安全,有利于节省堵漏时间,有利于为压井作业提供依据。

一种新型带压作业设备的研制

针对目前带压作业设备自动化程度和作业效率均较低以及拆装、搬迁和移运费用高等问题,研制了一种新型带压作业设备。该设备由全液压钻机、旋转动力头、井口装置有机组合而成,动力系统、控制系统统一设计,采用车装式、全液压驱动和智能控制,能够完成带压小修、带压大修及欠平衡钻井作业。试验结果表明,该新型带压作业设备结构合理,技术先进,操作灵活,自动化程度高,作业效率高,能够满足井内压力不超过21 MPa的井下作业要求。