【摘 要】
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气体钻井具有钻速快、保护储层等优点,近年来已被广泛应用。但与此同时,采用气体代替钻井液作为循环介质时,由于气体密度低,在井筒中形成的气柱压力小,在钻遇水层时会诱导地
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气体钻井具有钻速快、保护储层等优点,近年来已被广泛应用。但与此同时,采用气体代替钻井液作为循环介质时,由于气体密度低,在井筒中形成的气柱压力小,在钻遇水层时会诱导地层水进入井筒。如果地层出水量过大而不能被有效排出井筒,可能会形成泥饼圈,使井眼不畅,造成卡钻或井壁垮塌等钻井事故。因此,在气体钻井之前,必须对待钻井所处地区的地层情况进行系统研究,定量分析气体钻井相应井身结构和钻井参数下气体钻井的最小注气量以及地层出水量,以便在气体钻井过程中采取有效的处理措施,进行钻井工艺的转换。目前现场所应用的气体钻井工艺方式转换标准是依靠之前的特定区块气体钻井实践得出的经验性数据,适用范围有限。注气量与出水量是判断是否转换的关键判据。本文首先针对井眼清洁的第二类标准,对岩屑初始运移速度进行研究,提出应以岩屑颗粒的初始运移速度代替沉降末速度作为环空变截面处岩屑运移的最小速度,并结合四相流模型建立岩屑颗粒群运移模型,通过力的平衡分析,用岩屑颗粒在以最小速度运移的情况下受力平衡时所需要的气体注入速度(即平衡速度)计算最小注气量,修正了现有的计算模型。修正后的计算模型有效提高了最小注气量的计算精度。同时,在前人研究基础上,引入分形渗流理论,结合四相流模型,采用迭代法求解地层出水量,在计算中考虑了雷诺数和液滴球度对液滴拖拽系数的的影响,并分析了气体钻井中主要参数对地层出水量的影响,计算结果表明,除了地层本身的性质外,气体钻井的各项参数也都对地层出水有着不可忽视的影响。最后本文从实践角度简要介绍了目前现场进行气体钻井时所采用的转换标准及工艺。
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