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《考虑气体压缩性的充气钻井井底压力计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、292008年第3期西部探矿工程石油与钻掘工程考虑气体压缩性的充气钻井井底压力计算毕雪亮,陶丽杰,阎铁(大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆163318)摘要:为了降低钻井液静液柱压力,快速有效地进行钻井施工,向钻井液注入气体是常用的方法,介绍了注入气体后井底压力计算的方法,建立了环空多相流计算模型,通过对多相流有关参数的计算,采用分段叠代的方法计算各个参数,充分考虑了气体的压缩性,从而提高了井底压力计算的精度。在此基础上进行
2、计算机编程,计算结果表明该模型有一定的应用价值。关键词:充气钻井;井底压力;压缩因子;环空多相流;直井中图分类号:TE2426文献标识码:A文章编号:10045716(2008)03002903在充气欠平衡钻井中,井底压力的计算取决于多相1=(4)流计算,而多相流中的相关参数的计算比较复杂,因为[1+(PgTsZa/PsTgZi)(Vl/Vs)]多相流中的粘度、密度、返速等性能参数都随着井深而根据式(1)得:变化。从对国内外研究调研看,采用分段计算方法来计Vl/Vs=Ql/Qsg=1/(5)算井底压力,已
3、经有人研究过。而本文是在前人研究的代入式(4)得:基础上,考虑气体的压缩性对井底压力的影响,建立各=1/(1+PgTsZa/PsTgZi)(6)个参数与气体压缩因子的函数关系,对压缩因子的求法式中:Vg微分段内的气体体积;进行研究。Vl微分段内的液体体积;1模型建立Pg微分段内的气体在某井深处的压力;由于气体是可压缩性的流体,故充气钻井液密度在Tg微分段内的气体在某井深处的温度;不同深度是不同的。而流体计算与钻井液的密度是不Zi微分段内的气体在某井深处的气体压缩系数;可分的,本文考虑气体
4、压缩性并且结合气体状态方程给Ps微分段内的气体在标准状态下的压力;出一些参量计算。Vs微分段内的气体在标准状态下的体积;1.1气液比Ts微分段内的气体在标准状态下的温度;气液比是标准状态下单位时间内注入气体气量Za微分段内的气体在标准状态下的气体压缩和地层产气量的总和与单位时间内泵入液量和地层产系数。液量总和的比值。1.3多相流密度=Qsg/Ql(1)某微分段内的密度由液相和气相两部分组成。式中:Qsg单位时间内注入气体气量和地层产气量该微分段在某井深处的液相密度为l,气体密度为
5、g,总和;气体在标准状态下密度为s,则:Ql单位时间内泵入液量和地层产液量总和。=l(1-)+g(7)1.2气体体积分数由g/s=PgTsZa/TgPsZi(8)气体体积分数是某微分段内气体体积与流体总即g=sPgTsZa/TgPsZi(9)体积之比,它随井温、压力变化而变化。则式(7)变为:Vg1==(2)=l/(1-)+sPgTsZa/TgPsZi(10)(Vg+Vl)(1+Vl/Vg)1.4多相流流动时的流量根据气态方程可以得到:在某一截面内的流量Q由两部分组成,即液相流V
6、g=PsVsTgZi/PgTsZa(3)量Ql和气相流量Qg,Qg随有关参数变化而变化。代入式(2)得:1Q=Ql+Qg(11)=(1+PgVlTsZa/PsVsTgZi)根据气态方程:30西部探矿工程2008年第3期PsQsg/TsZa=PgQg/TgZi(12)多个温度点进行井温和井深关系分析,回归后得出该层得:段的地温方程。Qg=QsgPsTgZi/TsPgZa1.7气体的压力=QlPsTgZi/TsPgZa(13)气体的压力在这里做了一些
7、近似处理,可以用某井则式(11)变为:段内液柱压力代替。Q=Ql+QlPsTgZi/TsPgZa2结果分析=(1+PsTgZi/TsPgZa)Ql(14)参照某井的钻井数据,用本文建立的模型编制软件1.5压缩因子进行了井底压力计算。在井径为215.9mm,钻铤外径压缩因子Z是一量纲,任何温度压力下的理想气158.8mm,内径57.2mm,钻铤长度为152m,钻杆外径体的压缩因子Z总为1,压缩因子Z反映了一定量的真177.8mm,内径168.3mm地面温度293K,地温梯度3实气体对同温同压下的理想气体偏离的程度。当
8、Z<12.84K/100m,钻井液密度1.02g/cm,气体排量Qsg=时,表示真实气体较理想气体易压缩;反之,当Z>1666L/s,液体排量Ql=25L/s,井口套压P0=3.5MPa,液时,则真实气体较理想气体难压缩。同一种气体在不同相的屈服值Yp=5Pa,叠代步长h=20m,欲计算的井深温度下,
