蒸汽吞吐水平井井筒流动动态研究及应用

近年来水平井在开发稠油资源中得到了广泛应用,但是对于注蒸汽热采水平井,水平段长度的优化和有效利用问题一直是理论研究和现场开发的难点和重点。在研究Homes等提出的多段井模型的基础上,建立了从井口到水平井趾端的全一体化模型;根据水平井注蒸汽流动动态研究结果,提出了水平井蒸汽吞吐极限水平井段长度的概念。研究表明:水平井注蒸汽是一个动态变化的过程,蒸汽干度和温度随水平段变长不断变小;随注入时间增加,相同的水平段处的干度和温度值变大;在相同的油层深度下,增大注汽速度可以提高水平井段有效加热长度,改善开发效果。

水力喷射侧钻径向水平井眼延伸能力

径向水平井钻井技术的一个主要指标是水平井眼的延伸长度。根据水力喷射侧钻径向水平井技术的特点,基于流体力学、计算流体力学及射流动力学等理论,对射流钻头自进力进行了理论分析,建立了径向水平井眼极限延伸长度的计算模型,分析了摩擦因数、后向孔眼个数、后向孔眼直径、后向孔眼扩散角和流量等参数对径向水平井眼极限延伸长度的影响。结果表明:改变系统的后向孔眼个数、后向孔眼直径和流量,可以使径向水平井的极限延伸长度发生明显改变;改变后向孔眼扩散角,只能在一定范围内改变径向水平井的极限延伸长度。所建立的模型和得出的规律可以为径向水平井的施工设计及射流钻头结构优化等提供理论指导。

水平井钻柱动态摩阻扭矩计算与分析

国内近年的页岩气开采水平井井型主要有常规水平井、大斜度井和勺型水平井,为便于施工决策,有必要对上述3种井型的摩阻扭矩特性、钻压传递效率、重点关注井段或环节、极限延伸钻进长度等进行研究。为此,以上述3种水平井井型为分析对象,基于全井钻柱动力学模型和全井钻柱系统动态特性仿真计算,探究了其摩阻扭矩、载荷传递和延伸钻进情况,并在四川盆地长宁地区的3口对应井型页岩气井进行了现场应用实验。研究结果表明:(1)勺型水平井造斜段后半段的接触摩擦强度很高,造斜段后段接触强度是稳斜段接触强度的1.67倍,造斜段的总接触力是大斜度水平井的1.62倍;(2)大斜度水平井稳斜段的接触摩擦强度不仅高于造斜段,而且也高于相同井深的3种井型中的任一特征段;(3)3种井型延伸钻进中钻柱的工作应力都不大,但对于勺型水平井的弯曲段,延伸钻进时还需要重点关注稳斜段钻柱的扭断问题;(4)勺型水平井的钻压传递效率低于常规水平井和大斜度井。结论认为,该研究成果初步揭示了3种页岩气水平井井型的摩阻扭矩特性和主动载荷传递机理,指出了安全评估重点关注井段,对页岩气水平井的高效安全施工具有参考价值。

长水平段水平井机械水力延伸能力研究

依据刚杆模型和油气井流体力学理论研究了机械承载能力和钻井水力参数对水平段极限延伸长度的影响,计算了相应的水平段极限延伸长度值,并给出了合理解释。研究表明,水平段极限延伸长度受摩阻扭矩和循环压力损耗的双重制约,其值随地层破裂压力和钻井液润滑性的提高而增加,随钻井泵排量和钻井液密度的增加而减小。因此,为满足长水平段水平井作业的需要,应尽量选用低密度、润滑性良好的钻井液,并配合大功率的顶驱装置,在较低的排量下施工。

基于极限分析上限法的深基坑支护临界值的确定

基于土的塑性极限分析方法,以均质土坡为例,从土钉支护结构的准粘聚力理论出发,综合考虑土体自重、坡顶的条形荷载,以及土钉与土体的相互作用的机理,推导出了土钉支护的临界高度的上限值和潜在螺旋曲线滑动面在坡顶方向距基坑边沿的最小水平距离解析表达式,可供基抗支护设计参考.

中深层U型井供热技术原理与实践

中深层U型井供热技术原理是采用U型井钻探与成井工艺形成循环工质的闭式循环,实现“取热不取水”。为探索中深层U型井供热技术在建筑供暖中的适用性,本文通过文献调研与工程实例分析,估算了其投资与运行成本,评估了其应用潜力。结果表明,中深层U型井供热技术在一定条件下经济可行:单位供暖面积投资成本在350~450元之间,运行成本在8~10元之间,且适用地区广泛。通过与常见的供热技术相比,指出在水热型地热资源条件较差的区域,中深层U型井供热技术具有显著的推广价值。进一步给出了中深层U型井供热技术的改进思路,并提出水平井存在极限长度的概念,应作为未来的研究重点。最后建议在优化利用、经济评估、施工工艺、适宜区评价和标准建设等方面加强研究,使其具有更显著的市场竞争力。

水平井水平段长度优化及经济界限研究

水平井井筒内存在由摩擦损失引起的压力下降,当水平段内压力降与油藏压力降相当时,继续增加水平段长度,产油量增幅减小,钻完井费用增加,造成经济浪费。为了优化水平井水平段长度,应用渗流力学理论,建立以井筒变质量流为基础的水平井产能耦合模型,得出了根据水平井极限产量优化水平段长度的计算方法,并与Dikken根据产能计算误差优化水平段长度的方法进行了对比,分析表明后者优化结果明显小于前者,不能充分发挥水平井开发油藏的潜力。以经济效益为目标,应用净现值理论,得出了综合考虑井筒压力降、油价和生产操作费用等因素的最优水平段长度计算方法,使优化结果更符合实际情况,并得出了水平井生产净收益和相应的经济生产年限。