杂志创刊词分析了天然气气泡在井筒中的受力情况和运动规律,当气体在井筒中的体积分数较小时,井筒内流体不会形成搅动流和环状流,气体不会形成气团和气柱,不会造成井控风险;计算了分散气泡在清水中的最大容量,并以此为依据确定了起钻时计算油气上窜速度的合理后效取值,为实际钻井施工提供了理论依据。 标签:后效;天然气运动规律;油气上窜速度;井控
0 前言
目前,中石化对进入气层后起钻前的油气上窜速度要求十分严格,比如中石化安全技术规范Q/SHS0003.1-2004中规定油气上窜速度不得高于10m/h,川东北含硫天然气井安全技术规范中规定起钻前油气上窜速度不得高于30m/h,而中石油或石油天然气行业标准并无如此规定,比如钻井井控技术规程SY/T6426-2016、石油天然气安全规程AQ2012-2007中并未在起钻前有如此规定,且所有规范中未对什么条件达到影响井控安全的油气后效进行说明。近几年的生产管理统计结果表明,这些规定并未有效起到防止出现井涌溢流等复杂情况及事故,
反而给生产管理带来很大的难度,不但增加了井漏及井控风险,也加重了对油气层的污染程度,并严重影响开发进度。因此有必要对起钻前油气上窜速度中后效合理取值进行探讨。
1 天然气在井筒中的运动规律[1-4]
天然气在储层中根据组分的不同一般以气态或者气液两相存在,由于储层压力很高,气体被高度压缩,相对密度较大。当储层被揭开后,储层岩屑气、交换气(储层压力低于钻井液液柱压力)、溢流气(储层压力高于钻井液液柱压力)变混入钻井液中,天然气气泡此时的受力主要为浮力(F浮)、自身重力G和界面张力(N界面),如图1所示。 因此,天然气气泡受力情况可表示为:
中俄边境(1)
共享式中:
F窜-气泡所受上窜力,N;
膨胀石墨F浮-气泡所受浮力,N;
电网调度管理条例G-气泡所受重力,N;
N界面-气泡所受界面张力,N。
其中,F浮应遵循阿基米德定律,即:
(2)
式中:
ρm-钻井液密度,kg/m3;