深水隔水管气举钻井与热力学耦合的压降模型研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiang879154
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随着钻井技术的发展及石油资源需求的增长,我国广阔的海域正逐渐成为新的勘探开发区域。海油石油资源储量丰富,有着巨大的开发前景。但是现阶段我国对海油石油资源的勘探和开发主要集中在浅水区域,因此有必要对深水区域进行勘探和开发。而双梯度钻井能有效的解决深水环境下密度窗口窄的问题,因此对双梯度钻井的深入研究势在必行。本论文研究的深水隔水管气举钻井属于双梯度钻井的一个分支,有着独特的技术优势,且在国内属于空白阶段,因此有必要对其进行研究。  本论文基于能量守恒及传热学基本理论,针对深水隔水管气举钻井的工艺特点,建立了深水隔水管气举钻井条件下与热力学耦合的温度压降模型(其中气液两相流压降模型采用Hasan-Kabir模型),采用数值求解的方法,编写了深水隔水管气举双梯度钻井全井筒的温度压降模型程序,该程序可计算管柱和环空内任意时刻的温度和压力,并可计算达到双梯度钻井时所需的注气率。结合具体的算例,对全井筒的温度进行了计算并对其进行了敏感性分析,所涉及的敏感性因素包括:循环时间、钻井液的密度、比热、导热系数、地温梯度、循环排量等。通过分析可知,各敏感因素对地层段温度的影响要高于对海水段温度的影响;相比较垂直井筒而言,水平井筒温度场的变化趋势要缓和得多。同时针对隔水管气举实现双梯度要求进行了所需注气率计算,并分析了隔水管气举段的环空压力分布及管壁受力情况。通过分析可知在达到双梯度钻井的工艺要求时,尽管注入泥浆流量和注气率不同,但是隔水管环空中含气率及压力的趋势是一致的;同时通过对比分析可知,相比较常规深水钻井而言,深水隔水管气举双梯度钻井在钻井过程中对隔水管的要求更低。  目前,深水隔水管气举双梯度钻井还没有投入工业使用,因此本论文的研究仅停留在理论层面上,结果分析还有待现场数据的进一步验证。同时由分析可知,不同的泥浆流量及注气量都能达到双梯度工艺要求,因此有必要做进一步的研究,对其进行优化。
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