水平井井控井筒压力分布规律研究.pdfVIP

第15卷第4期 重庆科技学院学报(自然科学版) 2013年8月 水平井井控井筒压力分布规律研究 白方方徐剑明 郑璐璐何虎 (中国石化中原油田普光分公司采气厂，四川达州635000) 摘要：水平井发生溢流之后，其井筒流动情况与直井存在较大差别，针对此差别确定水平井压井作业的循环压力， 建立水平井井控多相流模型。模型能够模拟水平井压井作业过程中气体在环空的运移规律，以及气侵时间、造斜 率、井斜角等因素对节流压力的影响。结果显示，气体在水平段运移对井底压力无明显影响，造斜率越大压井初始 时刻节流压力越小，排除溢流时间延迟，最大节流压力偏大。 关键词：水平井；溢流；压井；井控 中图分类号：TE319 文献标识码：A 文章编号：1673—1980(2013)04—0047—04 钻井过程中压力控制一直是钻井安全的核心问 式中：P。一初始循环压力，MPa； 题。发生溢流之后，采用井底恒压法，利用“u”型管 Pd一关井立管压力，blPa； 原理将溢流排除。整个过程，需要不断调节节流压 pf一循环压耗，NPa； 力，来保证循环压力为一定值，确保井底压力大于地 p。lltl【一终了循环压力，NPa。 层压力，防止气体进一步侵入¨。2j。 下面以司钻法为例说明水平井压井作业过程中 因此，压井作业开始之后需要对套管压力作精 循环压力变化趋势以及与直井的差别，直井和水平 确的预测。水平井发生溢流后，通常采用直井计算 井的循环压力变化趋势分别如图1、图2所示。 模型，但是由于水平井其特殊的井身结构，井筒流动 情况与直井存在较大差别。导致压井作业过程中存 在较大的误差，现场施工存在较大的安全风险。 本文对水平井井筒流动规律进行了研究，结合 以往学者的研究成果，确定了水平井压井作业过程 中循环压力，建立了水平井井筒多相流动模型，并利 用有限差分法中积分插值法对建立的模型进行求 解，分析了压井作业过程中循环压力以及套管压力 与直井的差别，揭示了水平井溢流过程中井筒流动 图1直井循环压力变化趋势 规律。 Pd 1 压井循环压力的确定 在压井施工开始之前，首先需要确定初始循环 压力以保证压井开始之后，井底压力恒定大于地层 压力。由于斜井段和水平段的存在，压井液从井口 到钻头处分为三段：直井段、斜井段、水平段旧J。 初始循环压力：p。。=pd+pf； 终了循环压力：p。。。=p， 图2水平井循环压力变化趋势 收稿日期：2012—12—20 基金项目：国家自然科学基金。 作者简介：白方方(1987一)，女，河南南阳人，工程师，研究方向为采气设备与采气工艺管理。 ·47· 万方数据 白方方，等：水平井井控井筒压力分布规律研究 压井作业开始之后，第一循环周，保证立管压力 为初始循环压力，排除溢流之后，压井液开始进入钻 柱内，循环压力开始下降。若在直井，压井液到达钻 式(6)最后一项为气液混合物和壁面之间的剪 买，即到达垂深位置，循环压力不再变化；而在水平 切力，可以写为 Apm秽： 井中，压井液到达水平段时，循环压力不再降低，从 丁wlswl+丁wgJswg 此处到达钻头位置处，循环压力不变。因此，水平井 ——1一一1丁一 式中：p。一气体密