井喷关井期间井筒气体在液相中运移及地面压力变化特征.doc

中国工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号：116091 井喷关井期间井筒气体在液相中运移及地面压力变化特征 徐大融李相方1,2张兴全1任美鹏2 （1. 中国石油大学（北京）石油工程学院，北京，102249 2. 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京，102249） 摘要：针对钻井过程中井喷关井之后气体在井筒中带压上升造成的井口压力上升问题，研究井筒内不同气体分布下的带压上升规律，并对不同分布下井口压力变化规律进行研究。结果表明：气侵发生后井口压力由于带压上升而不断升高；单气泡与井筒内各深度都存在气体时，井口压力上升规律不同；由于气体的可压缩性，关井后初期井口压力上升缓慢，最终达到较高的峰值。 关键字：井喷关井；带压上升；井口压力 Features of Gas Migrating in Liquid Phasein Wellbore and the Change of Annulus Pressure during Well Off XuDarong1, Li Xiangfang1,2, Zhang Xingquan 1Ren Meipeng2 (1.China University of Petroleum College of Petroleum Engineering, Beijing 102249; 2. China University of Petroleum College of Mechanical and Transportation Engineering, Beijing 102249) Abstract:For the rising of annulus pressure caused by gas phase rising in the annulus under pressure after the well was shut down, this paper studied on the law of rising with different air space ratio and the change of annulus pressure. It shows that: the annulus pressure would kept rising after kick because of the gas pressure; it was different of the rules of the rising of annulus pressure between a single gas bubble and the gas filled in the whole wellbore; because of the compressibility of gas, the pressure was rising slowly at first but reach a high crest at last. Keywords：Well ShutRise Under Pressure Annulus Pressure  1井喷关井期间井筒气液两相流体分布及其与地层流体耦合 1.1井储效应 钻井期间，当井底发现溢流关井之后，地层流体不会立刻停止进入井筒。虽然整个井筒内充满钻井液，但是由于液体是可压缩的，所以地层流体仍然会进入到井筒中，占据被压缩的钻井液的体积。这一效应称为续流效应,也称为井筒储集效应。地层流体进入到井筒的那一段时间，称为纯井筒储集阶段。 井筒内充满液体时，关井后，由于液体是可压缩的，井筒内流体受到压缩，地层中流体也会继续流入井筒，以补充被压缩部分的体积。设井筒体积为，井筒内流体的压缩系数为，地层流体流量为，则由质量守恒定律可得： (1) 井筒储集效应的的强弱程度用井筒储集系数C表示，其定义为： (2) 式中 C——井筒储集系数， ——井筒中原流体的体积变化， ——井筒压力变化， 井筒储集系数的物理意义是：在井筒充满单相液体的情况下，井筒靠其中液体的压缩性能储存液体，或者靠其中压缩的弹性能量排除液体的能力[1]。具体来说就是关井时，要使井筒压力升高1，需要从地层流入C流体。反过来讲，当井底压力与地层压力平衡时，关井之后由于井储效应进入到井筒中的流体总量很少。如果井底溢流之后立刻关井，可理想地认为钻井液不可压缩，井筒内只有少量气体以单