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1、第卷第期石油钻探技术,年月,闷钻井与完井卜多相流井筒压力分布规律探讨侯绪田中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所,山东德州,。摘要井底负压值控制是欠平衡钻井技术的基础而井底负压值的大小与环空多相流的有关压力计算有关根据,,然后在这微分段内假设计算参数多相流诸多变量参数都是井深函数的特点提出了微分井眼空间不变进行井底压力计算,建,。立了相应的数学计算模型并用数学的方法对计算模型的正确性进行了验证根据该模型编制的计算机软件的现,。场应用表明该方法具有很强的适用性关扭词欠平衡钻井多相流动井底压力压力计算迭代
2、法数学模型一一一中圈分类号文献标识码文章编号,可使,,。常规过平衡钻井由于使用液态循环介质用变量因此整个井眼内流体的流态也是变化的多经典水力学理论计算环空压耗等有关参数,现已有众相流具有的上述特点也正是其水力计算的难点所在。多的成熟软件可供使用。而在欠平衡钻井时,由于井内流体处于液、气地层随钻产气或注人气多相流多相流压力计算方案及条件假设状态,井内流体密度、粘度、返速等有关性能参数都根据多相流的诸多变量参数都是井深的函数的特,、随井深的变化而变化这给液柱压力环空压耗等参,,因点把整个井筒空间沿轴向分成多个微
3、小的井段〔’〕。、、、数的计算带来了困难笔者在微分段内流体参数不此可假定其内部压力温度流速粘度等参数一直,。变的假设前提下对多相流状态下的井筒压力的分布不变首先根据井口施加的套压值对最上部的微分井。,进行了探讨段进行静液柱压力和环空摩阻计算然后根据计算结,,这果再对邻近的下部微分井段进行同样的计算样多相流压力计算的难点分析自上而下迭代计算出的液柱压力和环空摩阻的和就是该微分井段对应井深处的压力。该过程循环往复,直一些文献在计算井底压力时把液相和气相分离开,。来分别计算,然后把结果累加在一起作为井底压力。然到
4、计算深度为井眼深度整个计算过程结束最后一。,个微分井段计算所得的压力就是井底动态压力该计而在气体以气泡形式均匀分散在液相中的理想状态下,,算方法的主要假设条件为气泡就像塑性流体中的悬浮体它与分散介质之,,即,以液体为分散介质的多相流每个微分井段内间会相互作用产生内摩擦力服从爱因斯坦公式另,。因,的气体以大小相等的气泡均匀地分散在液体分散介质外液体压力与气体压力会相互影响此简单的分开计算,其结果肯定会小于实际的井底压力。也有中,,一,对于雾状流气体是分散介质液体以液珠状些资料在计算井筒压力时忽略了气相的密度由
5、于口,均匀地分散在气体分散介质中井压力与井底压力相差几百个大气压根据气态方,口,因,在每个微分井段内分散相颗粒是刚性体程井底气体的密度也将比井大几百倍此在注,分散相介质颗粒之间没有相互作用气或产气量较大的情况下气体密度对井底压。力的影响是不应忽视的。分散相颗粒比介质分子大得多,由于气体的可压缩性使多相流具有如下特点气、液混合体在井筒内的密度是变化的,与压力、微分段内多相流基本参数描述深度、地温梯度、气体在标准状态下的密度有关,而在对每个微分段内进行多相流液柱压力和环空摩,、、、压力又是气体在井筒内的密度的函
6、数。压力与密度交阻计算时尽管假设该段内压力流量密度粘度,,,这个参数微观上是常量但在宏观上即从整个井眼互影响因此用一般的数学理论无法计算有关水力参,、数。钻具或环空内的流速是一个变量,是压力、深来考察却是变量随气液比气体体积分数的变化而度、地温梯度、气体在标准状态下的密度等因数的函一一收稿日期。,数由于沿井眼方向流速的变化气体含量也是井田,男,年毕作者简介侯绪一业于华东石油学院钻,因此塑性粘度等影响水力计算的参数也是,,,。深的函数井工程专业年获硕士学位钻井研究室主任高级工程师。、,联一个变量由于的原因雷诺
7、数也是一个系电话第卷第期侯绪田多相流井筒压力分布规律探讨。因,,【,,【变化此要对这些参数进行分析建立其与气液比、气体体积分数之间的数学模型。。气液比是标准状态下单位时间内注人气体气量和地层迭代计算多相流环空某一位置的井底压力产气量的总和与单位时间内泵人液量和地层产液在对每一微分段进行水力计算前应收集并计算如,。,。,量总和的比值在其他条件不变的情况下全井下数据钻井液出口温度和地层温度梯度并段保持不变。计算出根据注气量和地层产气量计算出,进‘,而尸,根据注液量计算出根据液相密度标准气体体积分数笋状态下的气体
8、密度,计算出液相的初切值。、塑笋,性粘度产和气相的塑性粘度产井口控制套压是某微分段内气体体积与流体总体积之比它、。、、随井温压力等变化而变化设分别为微分段井眼直径钻具外经欲计算的井深。,内,、迭代步长微分段长△设累积步长为微分的气体体积和液体体积分别为该微分段内,、,。,、,、段内流体柱压力△环空压耗△环空返速为的气体在某井深处的压力与温度是微分。段内的气体在标准状态下的压力、体积、温度。则环空井底压力计算流程如
