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充气钻井工艺技术研究

作　者: 袭杰
导　师: 刘庆旺；张洪军
学　校: 大庆石油学院
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 充气钻井欠平衡钻井水力计算携屑能力压持效应
分类号: TE254
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

现阶段的研究显示充气钻井是欠平衡钻井中较经济实用的一种方法,它可降低钻井流体漏失引起地层伤害,并且大大消除了“压持效应”,能大幅度提高机械钻速。通过对充气钻井水力计算、充气钻井液体系、充气钻井实施方案及充气钻井完井方案等的研究,建立模型和设计软件。借助于模型和软件,我们可以得到压降计算多相管流的基本方程、充气钻井液携屑能力、充气钻井液密度及充气钻井液返速等基本数据。从而进一步得出在充气钻井过程中需要选择的设备和最优方案。总结出以下结论:气液比越高,液柱压力降低越多,相同井深当量密度越低,充气钻井提高钻速越明显;充气可实现水基钻井液在孔隙压力系数0.7~1.15的地层实现欠平衡钻井;充气钻井实施方案切实可行,充气钻井和常规钻井转换方便,能满足现场施工要求;应用井底压力测试接头对井底液柱实际压力进行测量,并与软件计算进行对比,软件计算结果与实测数据相差小于3%,能满足现场要求。应用软件所进行的计算分析与现场试验结果符合得很好,表明该软件对充气钻井具有指导作用;络合铝复合离子充气钻井液体系,井眼稳定,携屑性能好,脱气正常,能满足充气钻井施工需要;充气钻井液携屑能力比常规钻井液携屑能力强,为提高钻进速度可适当减少液体排量;由于充气钻井携屑能力好,减少重复破碎,而且钻速提高,可提高单只钻头进尺。本论文重点依据大庆油田的现场实际数据对建立的模型进行修正,得出一套符合钻井实际的新的模型,并且在新模型的基础上编制软件,方便现场施工需要。这些研究对充气钻井是个很大的发展,具有重要的理论意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
创新点摘要  7-11
前言  11-12
第一章充气钻井液性能评价  12-18
  1.1 充气钻井液抑制性评价实验  12-13
  1.2 充气钻井液老化前后室内流变性能评价  13
  1.3 充气钻井液润滑性评价实验  13-14
  1.4 充气钻井液抗高温研究  14-15
  1.5 充气钻井液高温高压PVT 特性研究  15-17
  1.6 充气钻井液高温高压下脱气实验研究  17-18
第二章充气钻井水力计算模型、软件和计算分析  18-32
  2.1 充气钻井水力计算模型  18-21
    2.1.1 物理模型  18
    2.1.2 流态判别  18-19
    2.1.3 压降计算多相管流的基本方程  19-20
    2.1.4 充气钻井液携屑能力  20-21
  2.2 充气钻井水力计算软件  21-27
    2.2.1 软件功能  21
    2.2.2 软件的程序流程  21-23
    2.2.3 软件输入界面  23-24
    2.2.4 软件输出界面  24-27
  2.3 充气钻井的计算分析  27-32
    2.3.1 充气钻井液密度计算分析  27-29
    2.3.2 充气钻井的携屑计算分析  29
    2.3.3 充气钻井井深和液柱压力的关系  29-30
    2.3.4 充气钻井液返速和岩屑返速随井深的变化  30
    2.3.5 充气钻井井眼稳定计算分析  30-32
第三章充气钻井实施方案  32-44
  3.1 充气钻井设备配套方案  32-37
    3.1.1 充气钻井设备  32-34
    3.1.2 充气钻井工艺流程设计  34-35
    3.1.3 充气欠平衡钻井井场布置设计  35-36
    3.1.4 充气钻井注入管汇  36-37
  3.2 充气欠平衡钻井井底压力控制  37-39
    3.2.1 井底压力关系  37-38
    3.2.2 充气钻井液液体流量和气体流量确定方法  38
    3.2.3 井底压力的控制  38-39
  3.3 充气钻井施工过程方案  39-41
    3.3.1 施工准备  39
    3.3.2 施工步骤  39-41
    3.3.3 充气钻井施工中可能出现的问题及对策  41
  3.4 充气欠平衡钻井完井方案  41-44
    3.4.1 充气欠平衡完井方法概述  41-42
    3.4.2 充气欠平衡完井方法的确定  42-44
第四章充气钻井现场试验  44-57
  4.1 现场试验概述  44-47
    4.1.1 试验井地质情况  44-45
    4.1.2 试验井的井身结构  45-47
  4.2 不同气液比的循环试验  47-49
    4.2.1 不同液体排量循环试验  48
    4.2.2 不同气体排量循环试验  48-49
  4.3 充气钻井钻进速度试验  49-52
    4.3.1 升深2-17 井充气钻井钻进速度试验  49-51
    4.3.2 徐深21 井充气钻井速度试验  51
    4.3.3 气液比与提高机械钻速的关系  51-52
  4.4 充气欠平衡钻进试验  52
  4.5 充气量对井底压力和当量密度的影响  52-53
  4.6 软件计算和实测数据对比  53-54
  4.7 充气钻井液试验总结  54-57
    4.7.1 现场应用概况  54
    4.7.2 钻井液性能  54-55
    4.7.3 井漏原因及现场处理  55
    4.7.4 钻井液起泡及解决  55-57
结论  57-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
详细摘要  61-64

充气钻井工艺技术研究

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