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断 块 油 气 田图 1 钻杆内注气物理模型2008 年 1 月FAUL 断 块 油 气 田 图 1 钻杆内注气物理模型 2008 年 1 月 FAULT- BLOCK OIL GAS FIELD 第 15 卷第 1 期 文章编号: 1005- 8907( 2008) 01- 090- 03 充气钻井井筒压力分布规律研究 付在国 1 孙应红 2 李 勇 3 ( 1. 长江大学石油工程学院, 湖北 荆州 434023; 2. 胜利石油管理局井下作业四公司, 山东 滨州 256606; 3. 塔里木油田开发事业部, 新疆 库尔勒 841000) 基金项目: 长江大学科研发展基金项目, 项目编号: 2007340 摘 要 以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础, 研究了充气钻井的压力控制问题, 建立了适合充气欠平衡钻 井的物理模型, 同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法。结合现场资料, 计算了充气钻井时井筒压力 随回压和注气量的变化情况, 并对其变化情况进行了解释。得出的结论为进行合理的欠压值设计提供了理论依据, 对指导 和实施欠平衡钻井作业和研究具有一定的理论参考。 关键词 充气钻井 压力控制 多相流 中图分类号: TE21 文献标识码: A Study on wellbor e pr essur e distr ibution r ule in aer ation dr illing Fu Zaiguo(School of Petr oleum Engineer ing, Yangtze Univer sity, J ingzhou 434023, China), Sun Yinghong, Li Yong. Based on the theory of multiphase flow and underbalanced drilling, this paper describes the pressure control issue during aeration drilling. The physical model of aeration drilling, which is fit for the aerated underbalance drilling, has been established. The paper gives the theoretic model of the multiphase flow of calculating wellhole pressure and the numerical calculation method. Furthermore, the paper shows the influence of the bottomhole pressure on the various wellhead pressure and gas inflow rate, and gives the reasons for the influence results. The study conclusions can be used to revise the bottomhole pressure difference and can provide an important reference for the field applications. Key wor ds: aeration drilling, pressure control, multiphase flow. 1 物理模型 在石油工业中, 欠平衡钻井可以减少地层伤害, 提高机械钻速, 解决常规钻井中不易解决的地层坍 塌、地层漏失和异常压力等问题。其中, 井筒压力分布 规律是实施充气钻井、了解井底欠压值大小和压力控 制的重要依据[ 1- 2] 。 进行欠平衡钻井时, 充气或泡沫钻井液自井口注 入, 流经钻柱、钻头, 到达井底携带岩屑并与进入井筒 内的地层流体( 油、气和水) 混合, 然后沿环空上返出 井口到达地面。在这一过程中, 钻柱内流体处于气- 液 两相流动状态, 而环空中流体处于气- 液- 固三相流动 状态。任一时刻井底的压力状态直接取决于井筒内各 相流体的流动特性、相分布特性、地层流体的侵入状 况及井口回压的控制值。在上述欠平衡钻井过程中, 井筒内复杂的多相流体流动规律研究和描述是问题 的关键, 它直接关系到井口回压控制规律的制定, 进 而影响到井底压力的最终状态( 见图 1) 。 收稿日期: 2007- 04- 16 。 作者简介: 付在国 , 男 , 1983 年生 , 2005 年毕业于长江大学石油 工 程 学 院 , 现 从 事 油 气 储 运