钻井四通防燃气泄漏性火灾的冲蚀规律研究

摘要

天然气储层被钻破时喷涌而出的携岩气流所带来冲击往往会导致钻采设备出现严重冲蚀,甚至会出现装置刺穿和破裂而产生泄漏性燃爆火灾.而井场易燃气体泄漏又是引发大型火灾的主要因素之一.为预防该类泄漏性火灾,本文结合钻采四通在某天然气钻采项目中出现的严重冲蚀问题,基于气固两相流和冲蚀理论,建立耦合计算模型,对现场放喷作业工况进行了数值计算,并借助实际冲蚀检测数据验证了数值仿真的准确性.同时应用该模型研究了在放喷工况下钻采四通受放喷量、旁通出口压力、岩屑质量流量以及岩屑粒径大小影响的流体速度规律和冲蚀特性.研究表明:冲蚀速率峰值和流体速度峰值都是随放喷量和屑质量流量的增加而基本呈线性递增趋势,而与旁通出口压力和岩屑粒径则都成反比关系.在因素的影响程度上,四个因素对冲蚀速率峰值的影响都较大,相比较而言最为敏感的是放喷量;而在对流体速度峰值的影响程度上,放喷量和旁通出口压力的影响最为明显,岩屑质量流量和岩屑粒径的影响都很小.由此在放喷作业过程中,可根据冲蚀规律合理地调控放喷量和旁通出口压力,降低钻采四通的冲蚀,以保证作业和消防安全.