空气钻井工作特分析与工艺参数选择研究.pdf

论文摘要 关键词:空气钻井 模型优化 特性分析 参数计算 空气钻井作为欠平衡钻井的重要分支，与传统钻井液钻井相比具有高钻速、保 护油气层、降低成本等优势，在国内外有着越来越广泛的应用。但是在国内关于空 气钻井的理论研究及参数计算才刚刚起步。本论文的研究目的就在于通过对空气钻 井理论进一步地研究，为空气钻井中主要参数的计算提供理论保障和技术支持。 本论文在进行大量调研的基础上，对空气钻井做了系统的研究分析。空气钻 井由于采用了具有极大压缩性的空气作为循环介质，其循环系统的压力分布、钻 井机械的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有着很大的区别。本论 文从循环系统的压力分布入手，通过优化理论模型、推导计算公式、编程计算分 析等手段，主要讨论了:空气钻井系统的全井压力、气体密度及流速分布规律; 空气钻井中各种温度模型的讨论;最小气量理论 (即井底清洁程度标准)，包括井 底清洁第二标准的起源及优越性，岩屑特征尺寸选取的原则，井深和岩屑尺寸与 最小气量的关系;空压机主要参数计算以及对空气钻井参数的影响，包括空气钻 井对空压机的特殊要求，空压机排气量及出口压力的校正，排气量的改变对整个 压力系统、密度系统、流速系统的影响;空气螺杆马达特性分析，包括马达在制 作工艺及使用上的特殊要求，影响马达压降的主要因素及计算中马达压降的取值 原则，马达压降对马达转速的影响，井深及空压机排气量与马达转速的关系;合 理钻速的选择，主要是指计算钻速门限值;并附带介绍了空气钻井的优缺点、井 场布置及钻进过程中的注意事项等。 本论文的主要创新点和新见解主要有:通过编制程序详细计算了空气钻井中 主要参数的变化规律及相互影响关系，获得了大量详实的数据，使以往对一些参 数定性的认识有了定量的概念;对原Angel模型的适用范围做了讨论，给出了影 响计算结果精度的原因和解决方案;对原Angel模型做了优化，改进后的模型考 虑了气体的压缩特性和岩屑与气体之间的滑移，从理论上讲更加符合实际;对影 响空气螺杆马达转速特性的压力温度因素有了更清晰的认识:给出了某一气量下 钻速门限值的计算方法;编制了计算空气钻井参数的实用程序，能够快速为现场 人员提供主要参数的定量概念。 Abstract KeyWords:人itdrilling,Optimizemodel,Characteranalysis Parametercalculation Airdrillingistheoneofthemainbranchesofunderbalanceddrilling(UBD).It ownsmoreadvancedcharactersthanmuddrilling,suchashighrateofpenetrate(ROP), reservoirprotection,reductionofdrillingcostetc.Itwillhaveamorebroadapplication inthefixture.Byfar,thetheoryresearchandthemainparameterscalculationofair drillingarejustbeginninginChina.Thedestinationofthepaperisthatitcanprovide thetheorybaseandtechniquesupportforcalculatingthemainparametersandcharacter curvesinairdrillingbytheoryresearch. Thepapergivesacompleteexplanationofairdrillingsystemonthebasisof investigatingmuchofmaterialsandconsultingrelatedexperts.Onaccountoftakingthe compressedairascirculatedfluid,airdrillinghasmanydifferentaspectsrfommud drilling,suchasthedistributionofpressure,theselectionofdrillingmaterialsandthe reasonableconfigur