海洋深水钻井井筒多相流动规律

摘要

海洋深水钻井是深水油气资源开发中的关键环节之一.深水环境及海底地质条件恶劣、井筒复杂情况多、地层安全密度窗口窄,给深水钻井带来越来越多的挑战.在深水钻井过程中,井筒内是气、液、固等多组分多相流动,本文以流体力学理论为基础,对深水钻探过程中井筒内天然气水合物的生成、分解及含酸性气体相态变化的井筒多相流动规律进行了探讨.计算结果表明:随着水深的增加环空内的温度整体上会有所减小,天然气水合物的生成区域也逐渐增加;由于水合物的相变,降低了环空气体体积分数及泥浆池增量,使深水气侵具有"隐蔽性";盐类抑制剂的效果NaCl要优于KC1、CaCl2,醇类抑制剂,乙二醇优于甲醇.当发生高含H2S、CO2等酸性气体气侵时,酸性气体在井底处于会超临界状态,其密度相对较高,本文算例中,约为普通烃类气体的4倍;在井深3000m处H2S及CO2的溶解度约为CH4溶解度的t62倍和11倍;在侵入气体质量相同的条件下,井底附近高含酸性气体的天然气气体体积分数会相对较低,使得气侵具有隐蔽性;当侵入气体上升至井筒上部时,由于温度、压力的降低H2S发生相变,气体瞬间急剧膨胀,使气侵具有突发性;井口回压提升至6MPa即可很好的抑制酸性气体的膨胀.