气体循环钻井注气量计算和影响因素分析.pdfVIP

学兔兔学兔兔 石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2010年z月 第32卷 第1期 Journal of Oil and Gas Technology(J．JPD Feb．2010 Vo1．32 No．1 气体循环钻井注气量计算与影响因素分析 陶 谦 (cp国石油大学 (北京)石油工程教育部重点实验室，北京1 02249) 柳贡慧 (中国石油大学 (北京)石油工程教育部重点实验室，北京1 02249；北京联合大学，北京1 0001 0) ，中国石油大学 (北京)石油工程教育部重点实验室，北京1 02249、 毕胜宇 ＼中海油田服务股份有限公司油田技术事业部，河北燕郊1 01149， 李 军 (中国石油大学 (北京)石油工程教育部重点实验室，北京1 02249) [摘要]依据气体循环钻井的工艺特点研究了循环钻井井筒及地面压力分布，在压力分布基础上结合最小 动能法深入研究了封闭循环钻井关键点的选择，并研究了不同关键点对循环钻井注气量的影响。由于循 环钻井为闭环钻井，利用循环钻进压力分布计算理论、气体 P—V—T (压力一体积一温度)理论、最小 动能携岩标准，研究了井口压力对注气量的影响。研究成果为循环钻井提供了理论基础，对循环钻井的 现场应用具有积极的指导作用。 [关键词]气体钻井；循环钻井；氮气钻井；最小注气量；压力分布 [中图分类号]TE242．6 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2010)O1—0097—04 气体循环钻井技术是新近提出的钻井工艺技术，目前国内外针对该方面的研究与实践成果还鲜见报 道。该工艺最主要的特征体现在岩屑和携岩气体不直接在大气中排放或者燃烧 (天然气)，而是经分离 和精细过滤装置进行处理，处理后的气体杂质含量、湿度等参数都能满足压缩机吸入气体标准，由压缩 机重新注入井内，从而实现循环钻井，达到节约资源、保护环境、降低投资成本的目的。中国石油大学 (dE京)已经对该技术进行了数年的研究，在设备、工艺、室内试验等方面均取得了突破性进展，目前 正准备进行现场试验和应用。与常规气体钻井相比，气体循环钻井在工艺设计、施工设计等方面均存在 较大差异，且尚无借鉴性研究成果，因此笔者将针对气体循环钻井中关于注气量及影响因素进行分析和 研究，以指导现场施工。 气体循环钻井压力分布 由于气体为可压缩性流体，流通通道中压力的分布对气体流动状态及相关流动参数影响较大，因此 气体循环钻井注气量的计算，必须建立在钻进过程中动态压力分布基础之上。与常规气体钻井相比，气 体循环钻井压力分布相对复杂。气体循环钻井井筒压力分布与注气量是互为耦合的影响参数，且注气 量、井身结构、井眼几何尺寸、循环温度、井筒压力分布等相互影响。在气体循环钻井中，压力分布对 钻进过程中携岩的最小注气量影响比常规气体钻井影响更为明显。 气体循环钻进工艺中采用的卧式分离器及精细过滤器都需要工作在一定的压差下，才能实现分离和 过滤功能，因此，循环钻井井口压力计算相对复杂。在常规钻井施工作业中，排砂管线压降计算公 式 为： P =[(^ Lb+KI+∑Kv)(舞) 。 (1) 式中，P ，为排砂管线压降，Pa；_厂b为排砂管线的范林摩阻系数；L 为排屑管线的长度，m；D 为排屑管线的 [收稿日期]2009一o6一。g [基金项目]国家 863 计戈1j项目 (2OO6AAO6A1O3)。 [作者简介]陶谦 (1982一)，男，2004年江汉石油学院毕业，博士生，现主要从事气体钻井、控压钻井方面的研究工作。 学兔兔学兔兔 石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2010年2月 内径，m；A 为管线横截面积，m。；K 为环空顶部三通的次要损耗系数，无量纲；P 为排砂管线末大气压， Pa；K 为