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《压井动态过程的理论分析及模拟计算》.pdf
维普资讯
石 油 学 报
1994年 4月 ACTA PETROLEISINICA 第 l5卷 第 2期
压井动态过程的理论分析及模拟计算
【f.
,1 f 黄 炜’ 郝俊芳
l ) ( 够 /
提 要 I 一
A文中的动态井控理论模型是以气体溢赢进^井内同泥浆形成两相锟台蜘井存于环空中为基础,
考.虑了气液两相流动不同流堕下的气体蒲脱建度以及气液两相流动幸阻的髟响,糟有限盏分方法鸯
立了求解动态井控理论模型的差分方程蛆-给出了求解的具体算法.通过蕞担计算研究了地层压力、
滥疯时问、压井排量及环空尺寸等对压井操作及压井最大套压等的髟响.髭过与压井宴际救据的对
比表明鸡态井控理论的计算结果比纯气桂泵送模型更符合井控实际-
主息词 譬寸 模拟 l
1 前 言 .
井控是石油钻井工程 中极为重要的工艺技术,井控理论分析及计算是认识井控规律,制
定井控措施的基础和依据。目前现场普遍使用的井控方法(司钻法和工程师法)都基于 1960年
w.G.Coins提出的现代井控基本原理 ,即在循环排出井内溢流时,应始终保持环空系统总压
力等于或略大于地层压力。其有关立压 、套压及地层压力的理论计算方法早 巳建立 ],并且使
用至今 。但国内外的这些计算中都以溢流在环空中为纯气柱形式作为模型基础,井在计算时
忽略气液两相间的精脱现象,因此称之为纯气柱泵送模型。
目前,动态井控 已受到普遍的重视 。斯仑贝i鞋f剑桥研究中心及英国石油公司 (BP),挪威
石油公司都在致力于该理论的研究,井且向现场实际应用发展。
吸收前人研究成果的精华,从考虑气液两相流动特点出发,本文建立了动态井控理论模
型,实现了计算机的模拟计算以揭示井控规律 。
2 理论模型建立与关键参数确定
整个井控过程中,钻井工作者关注的井 口和井 内各处的受力 (尤其指套管鞋和井底处)主
要受欠平衡状态、溢流量大小及其分布状态和运动规律的影响。理论研究时应排除一些次要
因素的干扰,因此先将研究的具体对象模型化。
2.1 理论模型假设条件
,并假设井眼截面为园形且与井内铀柱同心
· 黄炜 ·1967年 5月生 1992年4月毕业于西南石油学院.现任西安石油学院助教 。通讯处 陕西省西安市 ·邮政
编码 :710061. ‘
维普资讯
石 油 学 报 第 15卷
(2)只考虑水基泥浆作为钻井液的情况,可忽略地层气体在其 中的溶解,两相间无化学反
应 ;
(3)本文只讨论沿流动方向的一维非定常流动 问题,用截面的平均特性和分布系数修正
方法来表征过流断面的流动及参数分布 ;
(4)环空内两相段在 同一位置处气液两相温度相同,无热量交换。
2.2 理论模型方程组
环空内气液两相流动计算是确定井控各因素的依据 。描述它至少需要七个参数,即流场 中
任意位置上两相各 自的密度 、 ;各 自的运动速度 ;压力 P;温度 r,;以及单位体积两相
流中气相所 占有的体积.用空隙率 表示。当地温梯度G 已知时,视温度为已知量 ,这样仍
需六个方程才能构成可求解的理论模型。
两相流体动力学研究提供了描述一元两相流动基本方程 ,既保证能够计算求解又能保
持两相流动的重要特点。
2.2.1 气
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