空气钻井井筒内气体携岩和冲蚀评价分析.pdfVIP

学兔兔 第27卷 第2期 钻 井 液 与 完 井 液 、，o1．27 No．2 2010年 3月 DRILLING FLUIDCOMPLET10N FLUID Mar．2010 文章编号：1 001．5620(201 0)02．0034．03 空气钻井井筒内气体携岩与冲蚀评价分析 朱红钧 ， 林元华 ， 明传中2 赵思军。， 牟鹤林 (1．西南石油大学石油管力学和环境行为重点实验室，成都 ； 2．塔里木油田分公司工程技术部，新疆库尔勒；3．川庆钻探工程公司川东钻探公司，重庆) 摘要 空气钻井技术具有及时发现和保护油气层，提高油气产量和采收率，提高机械钻速，减少和避免井漏 等显著优势，但其携岩能力与钻具冲蚀问题一直困扰着钻井科技人员。基于计算流体动力学与空气动力学理论， 建立了空气钻井井筒内流体流动的数学模型，并结合实例，对空气钻井时井筒内气固两相的流场分布进行了模拟 计算，计算结果与实际钻井操作参数吻合较好，综合最小携岩速度与冲蚀临界速度准则，对井筒流场进行了定性 评价。探索出了一种较简单而快捷地确定空气钻井注入参数的方法，为实际钻井参数设计提供了依据。 关键词 空气钻井；井眼净化；最小携岩速度 ；冲蚀临界速度；气固两相流 中图分类号：TE242．7 文献标识码：A 空气钻井悬浮携岩能力较弱，钻具振动剧烈， 式中：下标q、S分别代表气、固相；OL 、 分别为气、 受冲蚀的程度严重，会缩短钻具的使用寿命。因此， 固相体积分数，OL。+OL。=1；Pq、Ps分别为气、固 只有选用相对合理的钻具组合及钻井参数，在满足 相密度，kg／m。； 、 分别为气、固相速度，m／s； 携岩要求的同时避免冲蚀现象的发生，才能从真正 、 。 分别为固相到气相、气相到固相的质量传 意义上提高机械钻速，缩短建井周期。现有空气钻 递，kg／(m ·s)，msq 一 qs。 井注入参数的研究主要从实验研究与数学分析两个 动量守恒方程 ]： 角度开展[1-7]。基于计算流体动力学与空气动力学 理论，建立了空气钻井井筒内气固两相流动的数学 ，，q )+ ·@ )=一 +V-q+ (3) 模型，并依据现场基础数据，模拟得出了不同立管 OLqpqg+O~ P ， ， )+ 一 )+ 压力条件下的井筒流场分布，分析了气体携岩能力 与冲蚀效应，为实际钻井参数设计提供了依据。 ( 。P。 )+V·(asp ) 一OL。Vp—Vp。+ - + (4) ，．． ．+ 一 、 ， 、 。P。季+Q Ps + n，。+FⅧ，。 。 。 一 )+rh 。 1 控制方程 式中：P为气一固两相流压力，Pa； 为固相压力， 1．1 气固两相流模型 Pa；季为重力加速度，m ／s；T—q、一7s分别为气、固相 质量守恒方程： 压力应变张量，P