下钻中气液两相激动压力滞后时间研究

考虑气液两相弹性及井筒中实时变化波速,提出了气液两相激动压力模型;借助Runge-Kutta、差分、Newton-Raphson等数学方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:随气侵量和有效井筒传输距离的增大,激动压力滞后时间增大;井径的变化对激动压力滞后时间影响甚微;井底气侵量从0m3·h-1增至8.236m3·h-1,激动压力滞后时间为2.231s;钻柱长度从2500m减至500m,激动压力滞后时间为1.585s;井径从0.1778m增至0.254m,激动压力滞后时间为0.021s;当大量气体侵入井底时,可适当加快下钻速度,不仅可平衡地层压力,更可以抑制气体进一步侵入井底。     

一种考虑虚拟质量力的两相压力波速经验模型

前人建立的两相压力波速经验模型未考虑虚拟质量力,本文考虑虚拟质量力、管壁弹性、管壁粗糙度等因素,通过求解双流体模型的小扰动,提出了一种新的气液两相压力波速经验模型．以一个具体的工程实例为背景,运用数值方法对其求解,得到的计算结果与前人实测的实验数据一致．结果表明,当空隙率较小时(0＜Φ＜15%)时,虚拟质量力对压力波速的影响不大,当空隙率较大时(Φ≥15%),考虑虚拟质量力计算的压力波速远大于不考虑虚拟质量力计算的压力波速．经验公式也可达到准确求解压力波速的目的．     

控压钻井中三相流体压力波速传播特性

考虑虚拟质量力、相间阻力、气相溶解度及滑脱速度等因素,在双流体模型基础上,建立了控压钻井中油-气-钻井液三相流体压力波速模型. 将溢流气体视为气相,将溢流油相及钻井液相视为液相,液相弹性模量及密度等参数为油相及钻井液相中各参数的加权和,利用半隐式差分及小扰动理论等数学方法,借助计算机编程对其求解. 结果表明,当井底气侵量从0.36m3/h 增至3.6m3/h,波速减小峰值为498.59m/s,而相同的油侵增加量,波速呈缓慢减小趋势,波速减小峰值为19.21m/s;当回压从0.1MPa 增至9.0MPa,波速呈增大趋势,波速增大峰值为233.15m/s;不考虑虚拟质量力,在低频段引起的波速误差呈增大趋势,在高频段引起的波速误差峰值稳定于10.03%.      

控压钻井重力置换与溢流气侵判断准则分析

考虑重力置换的恒定性、气侵的可变性,提出了重力置换与溢流气侵的判断三准则,实现了计算机自动判断气体来源。借助计算机编程对准则求解,并将判断准则应用于某微流量控压钻井的溢流气侵和重力置换判断。结果表明:重力置换发生后,一定量的置换气体侵入环空,气体的侵入量主要受岩层渗透率、钻井液-岩层接触面积的影响,而溢流气侵发生后,气体的侵入量主要受地层欠压差影响;为达到衡压钻井目的,溢流气侵发生后不但要抑制气体滑脱产生的压降,更要平衡地层欠压差,而重力置换只需抑制气体滑脱产生的压降;溢流气侵发生后,环空中流体的流动先由0气流转换为混合流,经回压控制后,再由混合流转换为0气流,重力置换发生后,环空中流体的流动由0气流转换为混合流。     

含水合物油包水管道输送体系压力波速研究

考虑水合物的相变、油相的压缩性、频率、虚拟质量力及体系的温度和压力的影响,建立了含水合物油包水体系的压力波速方程.研究结果表明,输送过程中水合物对体系的压力波速影响很大,在水合物分解区域,气体的出现使体系的压缩性大幅增加,压力波速急速降低;反之,在水合物生成区域,体系的压缩性减小,压力波速增大.随油水比、管径、温度的减小,压力波速均呈现减小的趋势;随压力、油相密度增加,压力波速呈现增大趋势;压力及温度通过影响水合物的分解速度,对体系压力波速产生影响.     

虚拟质量力对酸性气体-钻井液两相流波速的影响

基于两流体模型、酸性气体和钻井液状态方程,考虑酸性气体与钻井液相间虚拟质量力、粘性剪切力、相间动量交换及狭义相间阻力等条件,建立酸性气体与钻井液两相中压力波传播速度的数学模型,依据小扰动原理,对波速模型求解,得到关于波数K的波速方程。结果表明,在一定范围内,随空隙率、频率的增大,虚拟质量力对波速的影响显著增强;在高空隙率下,压强增大,虚拟质量力对波速的影响减弱;增大流体的密度或不可压缩性,均可使两相压力波速增大;延长气液交换时间或减小波动频率使相间有足够时间进行动量交换,两相压力波波速随之减小。     

控压钻井中两步关阀阀芯所受瞬变压力研究

建立了控压钻井中节流阀阀芯所受的瞬变压力模型,结合差分方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:在控压钻井关阀过程中,两步线性关阀比一步线性关阀的手段灵活,减小了系统内的最大瞬变压力;两步关阀可分为两步时间关阀与两步开度关阀,两步时间关阀阀芯受到的瞬变压力变化趋势为波动后达最大,两步开度关阀的瞬变压力平稳地增至最大;在10s线性关阀中,两步开度关阀阀芯所受的最大瞬变压力为3.31MPa,两步时间关阀阀芯所受的最大瞬变压力为3.65MPa,一步关阀阀芯所受的最大瞬变压力为4.85MPa,可见两步关阀与一步关阀相比,阀芯受到的最大瞬变压力减小了31.75%。