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天然气水合物钻探的井控工艺和参数计算

周文军  
【摘要】: 鉴于油气资源的日益枯竭,天然气水合物作为一后备新能源已成为目前世界各国关注的焦点。钻探水合物藏时,水合物生成与分解引起的井控难题是阻碍其发展的主要难题之一。本文对天然气水合物钻探井控工艺技术进行探索性研究,旨在为未来钻探水合物藏提供理论依据和技术支撑。 通过实验研究,得到了水合物分解时在不同温度及压力条件下的气体生成量随时间的变化关系,得到了适合水合物钻探井控过程中水合物分解速度模型,为研究水合物钻探井控工艺技术奠定了基础。 针对天然气水合物钻探的特征,综合考虑水合物相变的影响,通过理论分析与推导,建立了水合物钻探井筒多相流流动模型,采用数值方法对模型中的方程组进行了求解,并通过一个算例验证了所建模型,得出的计算结果与理论基本吻合,该模型的建立为水合物钻探水力参数计算打下了基础。 综合分析了海洋天然气水合物钻探及井控相关工艺技术难题,提出了适用于水合物钻探的工艺技术和相关的设备配置;根据水合物的分解特征提出了钻探中如何抑制水合物分解的方法,并针对水合物钻探出现的气侵和溢流问题提出了相应的控制方法以及压井方法和配套的设备。在常规海洋钻井水力参数计算的基础上,结合水合物钻探的工艺技术特征,建立了水合物钻探水力参数计算模型并得到了循环压耗的计算公式及压井参数的计算方法。本文的研究成果可为我国今后开展海洋天然气水合物的钻探提供一定参考价值。


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