高酸性气井钻井过程中井控机理.pdf

维普资讯 天 然 气 工 业 2008年4月 高酸性气井钻井过程中的井控机理* 张 智 付建红 施太和 袁长帅 史学枝 (1．“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 ·西南石油大学 2．中国石化西南油气分公司) 张智等．高酸性气井钻井过程 中的井控机理．天然气工业 ，2008，28(4)：56—58． 摘 要 川东北高含硫气 田的co 、H S含量较高，部分气井 中的CO 、H S已处于超临界状态。CO 、H。S 在环空流动过程 中离井 口很近的距离才发生体积突变 ，极易诱发井喷。为此 ，从分析超临界状态 CO2、H s的特殊 相态特征入手，建立了相应的数学模型，编写了计算机程序，模拟了高酸性高压气井环空温度场、压力场、压缩因子 和体积膨胀情况 。从模拟计算结果可 以看 出，在深井 中，常规天然气的溢流通常有足够的预警时间，而高酸性气体 则在井筒的上部位置发生突然膨胀 ，引起 的天然气溢流几乎没有预警时间。在高酸性气井钻井过程 中，需要加强 对环空钻井液瞬时流量 的监测 ，尽早发现溢流 ，确保安全钻井。 主题词 天然气 酸性气体 二氧化碳 硫化氢 井喷 井控 四川盆地 东北 川东北高酸性气田(包括罗家寨 、渡 口河 、铁 山 二、井筒流动数学模型 坡、普光等 区块)CO 、H S含量较高 ，部分气井 中 C0 和 H S处 于超 临界状 态_l。 。超 临界 状 态 引用 Hasan~Kabir方法来计算气液两相混合 C0 、H S具有黏度小、扩散系数大、密度大、流动性 物的压降，其压力梯度方程可写为 ： 好 、良好 的溶解度和传质特性 ，并且在临界点附近对 (警)=(譬)+(譬)，+(警) 温度和压力尤为敏感。其 自扩散系数、黏度接近于 气体 ，具有近似于气体的流动行为 ，这将提高超临界 式中：(警)为总压力梯度，Pam／；(警)为重力压 状态 CO 、H S的运动速度和分离过程的传质速率。 超临界状态 CO 、HS的密度约为液体 的 1／3，为气 力梯度，Pam／；(警)，为摩阻压力梯度，Pam／； 体 的数百倍 。这使得它具有类似液体 的溶解能力 ， 而且这种溶解能力随着温度和压力的变化而变化 。 (警)为加速度压力梯度，Pam／。 笔者试图从超 临界状态 CO 、H S的特殊相态特征 三、相态特征数学模型 人手，探讨相态变化诱发井喷的原因。 酸性天然气 PVT计算模型选择 PR—EOS，形式 一 、 超临界流体对钻井安全的影响 如下 ： 在油气勘探开发过程 中，由于地层流体压力系 Z。一 (1一 B)Z + (A 一 2B 一 3B )Z一 (AB — 统 的复杂性以及勘探开发过程中各种主观和客观 因 B 一 B。)= 0 (2) 素的影响，钻入气层后，常会发生地层流体侵入井筒 上式 中各参数表示 的物理意义可以参考石油工 的现象，导致井筒发生溢流。天然气从井底到井 口 业出版社出版的天然气工业标准等 。 的运移过程中，由于温度 、压力的不断减小，气侵流 四、计算实例 体发生相态的变化。HS、CO 由超 临界状态转变 为气态的过程极短 ，体积膨胀剧烈，导致在极短 的时 在井筒流动数学模型和相态特征数学模型基础 间内发生强烈井喷 。 上 ，通过钻井过程传热数学模型就可 以模拟环空的 *本文受到中国石油天然气