塔里木高含硫地区钻井井控安全研究

摘要

随着我国石油天然气勘探开发的不断深入，深井超深井钻井(4500m～7000m)已较为普遍。塔里木油气田普遍具有高温、高压、高含硫的特点。高含硫气藏一般易出现异常高压地层，钻进过程中容易发生气侵，高含硫气体侵入后气体在井筒密度、黏度等物性变化较大，特别是在近井口处体积急剧膨胀，而且时间极短，易导致井涌或井喷等钻井事故，造成严重的后果，因而有必要开展高含硫气体侵入时流动规律的研究，根据流动规律采取相应的井筒控制措施。
　　本文在酸性天然气PVT特性分析基础上，优选了其密度、黏度等物性参数计算方法;并针对酸性气体中的主要成分甲烷、硫化氢、二氧化碳，通过对比采用高精度的亥姆霍兹(Helmholtz)自由能方法计算其主要物性，在此基础上，建立高含硫气体侵入井筒流动传热耦合模型，分析研究了高含硫气体侵入井筒流动规律及其影响因素，揭示了高含硫酸性气体（包括纯酸性组分）在钻井井筒内流动的机理，为高含硫气体井涌、井喷事故的预防及处理方法提供理论基础，为塔里木油田高含硫地区安全、高效钻井提供技术指导。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 酸性气体性质的研究现状

1．2．2 钻井井筒流动研究现状

1．2．3 酸性气侵井筒流动研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 创新点

第二章 酸性天然气基本性质研究

2．1 酸性天然气的主要组分的基本物理性质

2．1．1 硫化氢的基本物理性质

2．1．2 二氧化碳的基本物理性质

2．1．3 普通天然气的基本物理性质

2．2 酸性天然气主要组分的相态性质

2．3 单组份酸性气体物理性质计算方法

2．3．1 密度计算模型

2．3．2 黏度和导热系数计算模型

2．3．3 溶解度计算模型

2．4 混合酸性气体物理性质计算模型

2．4．1 混合规则

2．4．2 校正方法

2．4．3 酸性天然气密度计算模型及优选

2．4．4 酸性天然气黏度计算模型及优选

2．5 本章小结

第三章 高含硫气体侵入井筒流动模型

3．1 基本假设

3．2 井筒单相流动参数

3．2．1 井筒单相流压降计算

3．2．2 摩阻系数计算

3．2．3 钻头压力降计算

3．3 井筒两相流动模型

3．3．1 井筒两相流基本参数

3．3．2 环空内两相流流动型态判别

3．3．3 井筒两相流压降模型的建立

3．4 传热模型

3．4．1 传热计算模型

3．4．2 两相流传热时对流换热系数计算模型

3．5 模型求解

3．5．1 边界条件

3．5．2 求解方法

3．6 本章小结

第四章高含硫气体侵入井筒流动规律分析

4．1 纯硫化氢气体侵入流动规律分析

4．2 酸性气体侵入流动规律分析

4．3 井控措施

4．4 本章小结

第五章 结论和建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文