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加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算方法

孟鐾桥  
【摘要】:加压泥浆帽控压钻井技术是针对高压裂缝或含硫复杂储层钻井恶性漏失提出的一种钻井技术解决方案,加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算是加压泥浆帽控压钻井实施的关键技术问题。加压泥浆帽控压钻井关键作业参数包括气侵速度、总泥浆帽用量、反挤钻井液次和泥浆帽性能等参数,这些参数是影响加压泥浆帽控压钻井施工安全和作业成本的主要因素,国外至今也未形成一套完整的加压泥浆帽控压钻井关键作业参数理论计算方法。本文作为国家油气重大科技攻关项目21课题6(合同编号:2011ZX05021-006)研究内容之一,对加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算方法进行了研究。 本文开展了加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算,加压泥浆帽控压钻井气侵速度计算和泥浆帽性能设计等理论方法研究。基于多相流理论建立了加压泥浆帽控压钻井关键作业参数的计算模型,采用有限差分方法对模型进行了求解,提出了一套加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算方法;关键作业参数计算方法需要实际的气侵速度,因此又提出了一套基于现场试验的气侵速度计算方法,其中包括地层适应性、套压变化等钻前现场试验和基于套压变化的气侵速度计算;本文还根据反挤钻井液阶段的最高井口套压提出了泥浆帽性能设计方法。 根据本文提出的加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算方法,利用Visual Studio2010平台开发了加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算软件。使用开发的软件对超深井、深井和浅井进行了加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算,得到了关键作业参数的变化规律:a)随施工套压增大,总泥浆帽用量呈现出先快速增加后趋于平缓的变化规律;b)随施工套压增大,反挤钻井液次数呈现出非线性减少的变化规律;c)不同井深和气侵速度条件下的总泥浆帽用量、反挤钻井液次数都呈现出相似的规律;d)气侵速度越大、井越深,总泥浆帽用量越大。 经实践表明,通过本文的气侵速度计算方法就能得到实际的气侵速度,利用加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算方法能够计算出不同施工套压条件下的总泥浆帽用量、反挤钻井液次数和泥浆帽性能参数,为加压泥浆帽控压钻井的实施提供了理论计算方法。开发的加压泥浆帽控压钻井关键作业参数计算软件,解决了手工计算难以实现的多相流计算问题,为加压泥浆帽控压钻井的实施提供了技术手段。


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