论文部分内容阅读
钻井过程中，地层中的气体会以不同的方式进入环空，气体如何进来是我们很关心的问题。过平衡钻井下，气藏内气体可以通过扩散进入井筒，这是我们以前很少关注的；欠平衡钻井条件下，就是有控制地让部分地层流体流入井筒。
欠平衡钻井最关心的是如何控制井底压力，井筒环空多相流动中环空气液流动对流动特性起主导作用，只有充分认识环空气液流动规律，才能有效地实施井底压力的控制。欠平衡钻井条件下环空气液流动与地层相互影响、相互作用，所以在研究井筒环空规律的同时还应该研究近井的地层渗流。
本文研究主要有几个方面的内容：过平衡钻井下的井下气体扩散研究；井筒环空气液流动研究；近井地层渗流研究；井筒环空气液流动与气藏地层渗流的耦合。
通过研究，认识了过平衡钻井中井下气体扩散的机理。在研究中，把近井地带的扩散区划分为环空钻井液区、外滤饼区、内滤饼区、滤液滞留区。对使用水基钻井液(含油为0)、油基钻井液钻井条件下，进行了气体扩散的数值模拟研究。
着重研究了欠平衡条件下的井筒环空气液流动，环空气液流动数学模型中考虑了非牛顿流体的摩擦、温度和压力对气液相密度的影响和温度、压力对气液相粘度的影响，建立了均相模型与漂移模型的集成模型。应用有限元方法、最小二乘法相结合求解井筒环空气液流动模型方程，计算完成后可以得到轨迹上任一时刻和任意一点的压力、气液相流速、截面含气率、气液相密度等流动参数。研究了井口压力变化、井底流量变化、液相密度、注气量大小对井底压力的影响。
应用有限元方法，对气藏地层的可压缩不稳定渗流方程进行了求解。应用有限元和组合网格技术解决了含有井眼结构的三维地层的渗流数值模拟。
本文在完成井筒环空气液流动求解和地层渗流场两大内容瞬态求解的基础上，把井筒环空气液流动模型和气藏地层直接耦合求解。计算结束后可以得到井筒环空气液流动的所有流动参数和地层渗流场的所有时间步数据。
在计算机上对以上所有数值模拟计算内容，开发了fortran源程序。