精细控压钻井井内压力计算方法研究

论文摘要

塔中碳酸盐岩储层钻井难点主要有：溢、漏频繁发生；硫化氢分布不均匀；存在大量裂缝。解决上述问题的根本办法是“控压钻水平井”。利用水平井特殊轨迹增产的特点,与利用控压消除储层伤害、保障工程安全的特点相结合,产生了“精细控压钻井”新技术。由于国外的技术封锁与装备垄断,国内缺少精细控压钻井的关键装备,无法完成精确控压钻井的闭环控制。作为一种解决方案,采用合理的井内压力计算方法,进行各种工况下井内压力计算,并达到一定精度,就能基本具备在缺少测压接头等关键设备的条件下,自主实施控精确控压钻井的能力。本文试着探索—套适合塔中碳酸盐岩储层特征的井内压力计算方法,对于实施精细控压钻井提供必需的支持。(1)针对塔中压力敏感性、硫化氢含量超标和裂缝发育的特殊储层条件的钻井问题,提出了解决问题的基本思路是控压钻水平井技术,确定了压力控制的基本原则是全过程的微过,筛选了合适的压力控制方法是精细控压。(2)剖析了哈里伯顿公司精细控压钻井控制系统的组成与功能,对各种工况对应的工艺进行了详细的说明。(3)通过西南石油大学自制高温高压密度仪,测量1.08 g/cm3的水基钻井液在高温高压下的密度值,通过多元线性回归得到温度、压力共同作用下的密度变化经验模型。(4)通过建立精细控压钻井物理模型和数学模型,采用理论分析方法,能够计算各种工况条件下井内压力,为实施精确控压钻井提供了准确的控制依据。(5)通过对比,计算结果和现场施工数据基本一致,说明研究成果能够很好的满足实际工程需要,基本突破了精细控压钻井的技术瓶颈,对自主开展塔中压力敏感性储层控压钻井技术奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 塔中碳酸盐岩储层特征分析
• 1.2 精细控压钻井的优势
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究目的及技术路线
• 第2章 精细控压钻井技术
• 2.1 井筒压力控制基本理论
• 2.2 塔中控压钻井的选择
• 2.3 精细控制压力钻井技术配套装备
• 2.4 精细压力控制钻井不同工况下工艺流程
• 第3章 高温高压对钻井液密度影响
• 3.1 高温高压下钻井液密度变化模型研究现状
• 3.2 高温高压水基钻井液密度经验模型
• 3.2.1 实验原理及装置
• 3.2.2 实验结果
• 3.2.3 实验结果分析
• 3.3 地温梯度、地层压力系数对静液柱压力影响
• 第4章 精细控压钻井井内压力计算模型
• 4.1 塔中控压钻井各工况下井内压力
• 4.2 流态判别
• 4.2.1 流动方式
• 4.2.2 临界雷诺数
• 4.2.3 气液两相流流型
• 4.3 静液柱压力
• 4.3.1 液柱压力基本计算模型
• 4.3.2 高温高压下静液柱压力计算模型
• 4.3.3 普通静液柱压力计算模型与精细模型对比
• 4.4 起下钻工况下抽汲、激动压力
• 4.4.1 波动压力
• 4.4.2 稳态起下钻工况下基本波动压力计算模型
• 4.4.3 拟瞬态起下钻波动压力计算模型
• 4.4.4 稳态与拟瞬态波动压力计算对比分析
• 4.4.5 起下钻波动压力影响因素分析
• 4.5 循环压耗计算
• 4.5.1 循环压耗基本计算模型
• 4.5.2 气侵后循环压耗计算模型
• 4.5.3 环空压耗精细计算模型
• 4.5.4 普通循环压耗计算模型与精细模型对比
• 第5章 精细控压钻井理论计算方法现场应用
• 5.1 TZ62-11H井概述
• 5.2 静止工况下井内压力计算
• 5.2.1 求解思路
• 5.2.2 计算结果
• 5.3 正常钻进工况下井底压力计算
• 5.3.1 求解思路
• 5.3.2 计算结果
• 5.4 起下钻工况下井底压力计算
• 5.4.1 求解思路
• 5.4.2 计算结果
• 5.5 计算结果与现场施工数据对比
• 5.6 实施效果
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读士学位期间发表的论文及科研成果