【摘 要】
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油气生产过程安全及风险问题当应溢流井喷及其井控为首位。随着目前国内外油气开发的不断延伸和扩大,尤其是高含硫气藏、异常高温高压气藏与高渗高产气藏的开发,大大增加了井控的难度。国内外对井控的要求也逐步提高。在某些特殊的现场条件下例如发生井喷等事故时,可以选择将井筒流体全部压回地层,但是目前对于将侵入井筒流体全部压回地层方法的适应性与局限性研究不够,针对某些地层因素及井筒条件的限制,压井操作或井筒参数判
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油气生产过程安全及风险问题当应溢流井喷及其井控为首位。随着目前国内外油气开发的不断延伸和扩大,尤其是高含硫气藏、异常高温高压气藏与高渗高产气藏的开发,大大增加了井控的难度。国内外对井控的要求也逐步提高。在某些特殊的现场条件下例如发生井喷等事故时,可以选择将井筒流体全部压回地层,但是目前对于将侵入井筒流体全部压回地层方法的适应性与局限性研究不够,针对某些地层因素及井筒条件的限制,压井操作或井筒参数判别的失误可能造成更严重的事故发生。因此,对于不同井场工况以及不同地质条件的井控方法研究对于减少更严重井控事故的发生具有重要意义。针对目前高风险井的井控问题,本文以井筒多相流为研究基础,通过建立气体在非牛顿流体中运移的规律模型以提高计算气体滑脱速度的精度,并结合压回法压井的特性,研究不同井筒流体分布情况的压回模型,同时评价在不同地质特征下的压回法压井效果。进一步的,针对高风险钻井条件,研究在井控初期将侵入井筒流体部分压回及部分释放的理论及方法,讨论其适应性与局限性,防止更严重的事故发生。本文关键性结论及认识如下:（1）建立了考虑屈服应力效应下气体在垂直管内非牛顿流体中滑脱速度模型。基于环空带压问题的现场数据验证表明,所建立的气体在非牛顿流体中滑脱的速度模型可精确匹配现场数据,同时利用本模型预测的井筒水泥环渗透率与原有的气体在牛顿流体中滑脱速度模型所预测的相比更高,并且模型中考虑非牛顿流体的屈服应力越大,所预测的井口压力上升幅度越小。本研究可应用到其它井筒气液两相运移过程的计算中,为安全井控参数设计提供理论支持。（2）建立了压回法压井过程井筒与地层耦合模型。根据气液两相流体在井筒中的分布状态,分别建立了少量气体情况、空井理想情况、空井半理想情况与考虑气液置换的空井情况下的压回模型,同时,结合气-压井液两相在高、中、低渗储层中流动的规律,得到了在不同储层渗透率、厚度、孔隙度、含气饱和度、裸眼段泥饼与压井排量情况下压回过程中的井筒参数变化规律。研究表明,在低渗地层条件同时井筒下部剩余压井液较多时,易引起井漏等更严重的事故从而不建议使用压回法压井。（3）建立了将井筒流体排出井口与压回地层压井模型。利用井筒压井液循环过程气体流动规律,建立了压井液正循环与反循环方式的压回压井方法,分析了压回过程的井筒参数变化规律,评价了使用本方法压井后井筒进一步进气的能力。研究表明,相对于反循环压井,使用反循环压回法压井速度更快,同时,所建立的正循环压回与反循环压回法在压井过程中可以有效降低储层渗透率从而对储层进行封堵,降低发生进一步事故的几率。本文对压回法压井进行了深入研究,同时建立了高风险情况下的压井模型,适用于指导现场工作,为减少我国钻井事故的发生提供理论支撑,从而使我国油气可以更加安全高效的进行开发。
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