中国石油大学研究生油气井流体力学摘要.docxVIP

油气井流体力学课程汇报题目：控压钻井技术应用研究随着对更深更复杂地层的勘探开发活动的越发频繁，常常出现许多如井涌、井漏、有害气体泄漏、卡钻、起下钻时间过长等钻井复杂问题，窄密度窗口安全钻井问题是造成深井、高温高压井等钻井周期长、事故频繁、井下复杂的主要原因，目前国内外解决这些问题主要采用控压钻井技术。随着国内控压钻井技术的蓬勃发展，对控压钻井技术应用研究具有重要意义。该技术关键是整个井下的循环体系作为一个承压的压力体进行操作，解决常规钻井中井底压力难以控制的弊病，通过提高钻井时效来优化常规钻井工艺措施。该技术主要是通过调整井口回压、钻井液密度、钻井液流变性能、环空摩阻，精确控制环空压力剖面和井底压力，使井底压力大于地层孔隙压力但是小于地层破裂压力，进行近平衡钻井，控制地层流体进入环空，减少发生井涌、井漏、卡钻的风险，对窄密度窗口作业具有较好地效果。通过调研发现，国内外钻井技术正在向精确的压力控制方式转变，控压钻井技术具有较好地发展前景。据研究表明，精确的井筒压力控制能够克服80%的常规钻井遇到的复杂情况。钻井工作者已经意识到，控压钻井可以増加井控能力，增加机械转速，延长钻头寿命，减少非生产时间，下更少的套管柱，更少的泥浆损失和更安全的施工。要想得到精确的压力控制方式，需要建立井筒压力控制模型并总结控压钻井井筒计算方法。一控压钻井压力控制理论模型1.1 正常钻进与接单根压力控制理论模型控压钻井过程中，钻完单根后一般先采用带泵划眼的方式拉划井壁一次，然后带泵将钻具提至坐卡位置后，司钻通知拉压钻井工程师后方可停泵接单根，故正常钻井时的理论模型为：正常钻进时，井底压力控制模式为：上提钻具时，井底压力控制模式为：带泵上提接卸单根时，井底压力控制模式：下放钻具时，井底压力控制模式为：带泵下放单根：带泵划眼下钻；其中：Pc、Pp是井口套压、地层压力，MPa，是附加安全值，即允许井底压力控制有波动（IADC取值为±0.35，50psi），为确保波动后的环空压力剖面控制在安全窗口内，一般来讲取0.5-1MPa比较合适。是钻井液密度，Kg/m3；是环空循环压耗,MPa；H是井筒垂深，m；注：符号下同。1.2 起钻过程压力控制理论模型控压钻井过程中重浆帽压井起钻工艺流程是：在原井浆中控制回压起钻至油层顶部以上的设计位置，打入一段高粘隔离液后再起钻至隔离液顶部，打入重浆替出原井浆至井口，压稳地层并确保井口控制套压自然降到零后，再起钻至井口。故起钻过程中建立的压力控制模型为：控制井口回压原钻井液中起钻，控制模式为：关泵上提起钻：当起到设计井深H1时注入高粘隔离液，控制模式为：继续控压起钻至厲离液顶部H2（不能带泵起钻），控制模式为：在隔离液顶部H2处注入重浆帽时候，井筒压力控制模式为：重浆帽注完时，井筒压力控制模式为：重浆帽注完起钻时候，井筒压力控制模式为：起完钻时候，井筒压力控制模式为：其中：是正常钻进时钻井液密度、隔离液密度、重浆帽密度，Kg/m3；是环空摩擦压耗、环空双梯度摩擦压耗（隔离液与原密度钻井液、重浆帽和原密度钻井液在环空产生的双梯度循环摩擦压耗），MPa；H、是井筒垂深、隔离液垂直高度、重浆帽垂直高度，m；1.3 下钻过程压力控制理论模型控压钻井中重浆帽足井方式下钻工艺流程是：在高密度泥浆帽中下钻至高粘隔离液底部，注入原浆替换出重浆至井口，井口套压从零逐渐恢复到起钻前控制套压，再带压下钻直至原井深。故下钻过程建立的理论模型为：下钻前，井筒处于近平衡或微过平衡状态，井口套压为零，井底压力控制模式为：在高密度泥浆帽中下钻过程中，井筒压力控制模式为：当下入到预定位置时候，需要进行驱替出重浆帽，驱替过程井筒压力控制模式为；当起驱替完环空稠塞与重浆帽时，井口套压恢复到起钻前正常控制套压，其井筒压力控制模式为：当驱替完重浆帽再次下钻时候，是井口带压下钻，其井筒压力控制模式为：其中：分别为驱替过程中稠塞、重浆在环空中的动态高度，m；分别为驱替过程中环空的多梯度摩擦压耗与动态控制套压，MPa；为下钻过程中的多巧度激动压力；MPa；为泥浆帽中下钻允许井底压力波动值，国际上一般要求波动为0.35MPa。二控压钻井井筒压力计算方法2.1 钻井液流变模式优选钻井液的流变性能是保证钻井作业正常进行的一项基本工艺性能。钻井液的流变模式选择不同，同一种钻井液计算出的有效粘度和循环压耗都不同，因此需要选择合适的流变模式。宾汉模式和幂律模式在一定程度上能反映各自流体在中、高剪切速率下的流动规律，但不能反映低剪切速率下流体的流动规律，而携带岩屑液流的剪切速率往往不会很高，并且幂律模式不能反映钻井液具有静切力的特性。大量数据表明，大多数钻井液往往更加符合卡森和赫－巴流变模式。卡森流变模式的流变参数意义不是很明确，赫－巴流变模式的参数不但能较好地反映钻