大庆油田控压钻井作业环空压力的计算.pdf

第11卷第2期2011年1月
科学技术与T.程
02Jan2011
1671ー1815(2011)2-033203
Sc ience Techno bgy and Eng nee rng
C 2011 Sci Tech Engng
大庆油田控压钻井作业环空压力的计算
李士斌周艳百英2宋瑞宏2
黑龙江省东北石油大学,大庆163318:大庆油山钻探科公可钻井科技术研究院2,大庆163413)
摘要根据 Bcgas Brille的流动型态模型推导出了控制压カ钻井环空多相流的压カ计算公式;并提出了井口回压对环空流态
的影响。提出的计算模型已通过现场试验的验证。试验结果表明其误差只有3%左右,能够指导现场作业。为控制压力钻井
技术在大庆油田的应用和发展提供理论依据
关键词控压钻井(MPD)环空压カ计算
中图法分类号TF:249
文献标志码
坏空内流体的流动参数预测,一直是钻井施工21多相流重力压力梯度计算公式
所关心的?个很重要的内谷,准确地算钻井中井
假设控压井过程巾新钻出的岩肖接被
筒环空的乐力分布对钻井作业足极其重要的。
井液冲离井底.以·定流速、均匀分布随钻井液
返,设一定钻速在dt时问内的铝进深度为b则钻
1大庆油田对控压钻井技术的需求
出岩屑的体积为:
随着大庆油田探开发向深部复杂地层的不
d
断发展,钻井过稞中地层湘失、压差卡钻、窄密度压
币力引起的压力梯度具体表达为S
力窗口等问题越来越那重。因此,需要研究控制压
力钻井技术,形成套近合于人庆油出的控压钻井
=P?g=R+(-2)8-(-)入g(2)
的设备和工艺投术,来解次油田面临的·系列22多相流摩擦压力梯度计算公式
问题?。
对人庆油田的实测情况进行分析,岩屑对环空
摩阻影哬较大。根据讣讪算模型.対山有公式系数设
2控制压力钻井环空多相流压力计算公式定为未知数反算修止,系数为1276~1289収半
的推导
均俏12825公式修正为
12825n"2o:PS
根据 BeggsbriⅧ的以流动犁态模犁为基础的压
2(DのaーD)(D+D
降计算方法,推导控乐钻井环空多相流乐力公式。23多相流加速压力梯度计算公式
即总环空力足多相流摩擦力、重力力、加速
考虑岩肖从井底开始随气液流上升有?个加
力之和。
速过程,只有加速度为零时流动才稳定,在计算时
假设单位质量的岩肖的压缩性小于钻井液的床缩
生,远远小于气体的缩性;假设气体的质量流速
2010年9月15∏收到,10月28冂修改
变化远远小于气体密度的变化。加速压力梯度计
通信作者简介:周(1985),女,黑龙江省大庆市东北石油大算公式为
学油气井「程专业士研究生,研究方向欠半衡控制力钻井技
M
d。M
术。E~mail1985 douy arf@163cm
O 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House
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2期
李士斌,等:大庆油川控压钻井作业环空压力的计算
3
式中:m-地层压力,MPx
3控制压力钻井中井口回压值
P一环空静液柱力降量.MPa
31回压对环空流态的影响
4现场试验
不同的气液比所代表的环流态也不同,井口
施加回压的变化,直接影响到环流态的转变。
徐深某井位于松辽盆地徐家围子断陷徐东斜
以徐深某井的实际数据进行试算:套管下深坡带,设计井深4430m,实际井深4414m,目的层
3000m.目的层结東井深4600m,孔隙压力系数主要为营城组火山岩,设计地层压力系数为094
L05注气里20m3min注液量15m2'mi液体105。根据该井的实测基本数据进行理论计算,并
密度106g/am。随着井I1回从Q1~30MPa且同井底测ボ接头实测数据进行了对比,理论计算
的増加,在同一井深环室气液比星逐渐下降的趋结果的误差在3以内,如表1所示
势,如图1所示,特別是在逆井口500m范围内尤为
表1实测井底压力与模型计算压力对比
突出。
井深m
实测压力模型计算
0.9
MPa压力MPa
压MPa误差%
一回压O.1MPa
3353
3318
0.80
04
回压O.SMPa
3419
0.85
1.62
0.6
回压1.0MPa
3530
一×一回压1.5MPa
一米一回压2.0MPa
3665
3615
0.95
回压2.5MPa
4L52
一回压3.0MPa
4217
4165
1. 00
1.23
050010001500200025003000350040004500
井深
结论与建议
图1不同回压下气液比随井深变化山线
当气液比在0~Q2之间,环空为环状流;当气
(1)控压钻井环空多相流力计算模型,充分
液比作Q2~Q4之间,环空为池沫状流;当气液世考虑了回压对井底述力的影响及气液加速度压降
在.04~06之间,环空为蝉状流;当气液比在
的影响,计算精度较高,误差小于
06~0之间,环空为分散泡状流;当气液比仕.Q
(2)建议对模型在大庆油川进行)泛的現场试
以上,环空为泡状流。为了达到理想的环竿流态,
验,同时做进一步的修正和完善,以便为现在提供
个可靠、精确的计算方法。
需要考虑回压值的影响
32井口回压大小的确定
参考文献
在搾压井过程中,乐值要通过环空动控压
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004kg/m,则
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