气体钻井空井压井井筒瞬态流动

摘要

气体钻井具有钻速快、保护储层及提高单井产能等优势,而气体钻井钻遇高压、高产气层后,如果井口没有完备的井控装备、不满足不压井起下钻作业等条件则必须进行压井作业,以便后续钻完井.气体钻井空井压井初始时刻井筒为气相空井筒,高密度压井液进入井筒后液柱逐渐建立,井筒环空演变为气液两相瞬态流动,井底流压逐渐上升,地层产气逐渐减小.因此,本文基于地层瞬态渗流理论和井筒气液两相流动理论,建立了气体钻井空井压井过程中地层瞬态产气与井筒气液两相瞬态耦合流动数学模型和数值求解方法.通过实例数值模拟结果表明:气体钻井成功压井需要井口回压、泵排量、压井液密度等关键参数共同配合,其中井口回压对于压井成功至关重要.研究结论认为,气体钻井空井压井是由气相空井筒-瞬态气液两相流动-纯压井液井筒的物理过程,同时也是一个地层瞬态渗流与井筒气液两相瞬态流动耦合的过程,其研究结果首次量化了气体钻井压井过程、对气体钻井空井压井施工参数优化设计具有积极的指导意义.