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。

控压钻井钻碳酸盐岩储层水平井水力延伸极限的研究

水平井是碳酸盐岩储层的有效方式,但是过低的漏失压力是限制碳酸盐储层水平段延伸极限的最主要因素。根据控压钻井工艺方法,文章建立了碳酸岩储层控压水平井水平段水力延伸极限的计算模型,确定了控压钻井方式下最优的钻井液密度,且根据流体力学理论,分别对环空非水平段循环压耗和水平段环空压耗进行计算,进而求出了水平井水平段的水力延伸极限。最后通过实例验证,与常规钻井相比得出控压钻水平井可有效延长水平段的延伸极限,并分析了排量、安全密度窗口度、岩屑床高度和井口回压对水平井水平段水力延伸极限的影响,为在裂缝性储层中开展控压钻水平井作业提供技术支持。

水平井段环空压耗研究

环空压耗是设计钻井水力参数的一个重要指标。文中在考虑了环空中岩屑颗粒存在不同运动形式的情况下，建立了水平井段环空压耗的理论和经验模式。利用现场两口水平井资料对经验模式进行了验证。结果表明，模式可用于大斜度井段和水平井段环空压耗的预测。

昌吉致密油长位移水平井安全延伸长度预测

致密油开发目前多采用工厂化长位移水平井的方式,水平井段的长度直接影响到致密油藏开发的效率。分析了制约致密油水平井水平段延伸长度的主要因素,采用实测数据反演摩阻系数法预测井口载荷以及考虑接头环空压耗的计算模型,指出额定泵压是水平段延伸长度的主要限制因素,较为准确地预测了致密油长位移水平井水平段安全延伸长度。在额定泵压30MPa,排量14L/s,完井井眼尺寸?152.4 mm的情况下,新疆昌吉致密油水平井的最大安全延伸长度为3 000 m。

水平段环空压耗与岩屑运移规律数值模拟

环空压耗是油气井控压与水力参数设计的基础,由于在水平段存在岩屑床、钻具偏心等特点,水平环空压耗的计算不能简单套用直井段压耗计算模式。采用流体力学软件CFD对环空固液两相流动进行数值模拟,建立水平段环空物理流动模型和数值模型,给出了水平段岩屑分布状态和压耗分布情况,分析了岩屑物性对环空压耗的影响规律,为现场准确计算环空压耗提供理论依据。