检索结果-内蒙古大学图书馆

石油钻探技术 2025年

作者：王国荣吕志宇唐洋龚彦西南石油大学机电工程学院

深水油气开采时面临窄安全密度窗口的问题，双层管双梯度钻井是解决该问题的技术途径之一，但其系统结构和工作原理与现有钻井技术不同，需要进行可行性实验验证。基于流体力学理论，结合双层管双梯度钻井工作原理，建立了双层管双梯度... 详细信息

深水油气开采时面临窄安全密度窗口的问题，双层管双梯度钻井是解决该问题的技术途径之一，但其系统结构和工作原理与现有钻井技术不同，需要进行可行性实验验证。基于流体力学理论，结合双层管双梯度钻井工作原理，建立了双层管双梯度钻井室内实验系统；开展了举升泵在不同钻井液排量、不同返出液排量下的泵压变化实验，研究了钻井液排量、返出液流量对举升泵泵压、效率的影响。实验结果表明，双层管双梯度钻井举升系统在20～35 L/s的钻井液排量下能实现返出液流量大于钻井液排量的运行工况，且最大泵压能达到3.5 MPa；通过调节钻井液排量和返出液流量，可以精确调节举升泵泵压，实现井筒压力调节，验证了双层管双梯度钻井的可行性。研究结果明确了钻井液排量、返出液流量对井底压力的影响规律，为双层管双梯度钻井井底压力调控提供了实验依据。

关键词：深水油气双层管双梯度钻井举升泵泵压实验研究

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双梯度钻井关键工具及井筒压力动态变化规律

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石油机械 2022年第1期50卷 1-9页

作者：张锐尧李军柳贡慧杨宏伟王江帅文涛中国石油大学(北京) 中国石油大学(北京)克拉玛依校区北京工业大学塔里木油田分公司

为了解决注空心球双梯度钻井中分离器的分离效率不高的问题,对井筒压力的动态变化规律进行了研究。设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器,并通过数值模拟与室内试验进行了验证,过滤分离器最高分离效率可以达到98.5%。建立了空心... 详细信息

为了解决注空心球双梯度钻井中分离器的分离效率不高的问题,对井筒压力的动态变化规律进行了研究。设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器,并通过数值模拟与室内试验进行了验证,过滤分离器最高分离效率可以达到98.5%。建立了空心球分离进入环空时所产生的波动压力数学模型,结合该模型并考虑空心球的体积分数、钻井液排量、分离器位置以及机械钻速的动态变化,进一步建立了井筒压力动态变化的数学模型。基于钻井数据进行了算例计算和影响因素分析。研究结果表明:在分离器位置处,井筒压力分布存在明显拐点,而环空中钻井液密度分布存在突变;通过动态调节空心球体积分数和分离器位置等关键参数可以灵活调节环空中轻质钻井液的密度大小、液柱长度以及随钻井底压力的大小,从而实现对随钻井底压力的实时预测。研究结果可以为窄压力窗口条件下的安全钻进提供理论基础与技术支撑。

关键词：过滤分离器双梯度钻井井筒压力分离效率波动压力

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双层连续管双梯度钻井井筒钻井液当量循环密度分布特征

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石油钻采工艺 2023年第4期45卷 418-423页

作者：郝希宁何玉发程兵张更李军中海油研究总院有限责任公司中国石油大学(北京)石油工程学院

双层连续管钻井是一种新型双梯度钻井技术,为了分析双层连续管钻井井筒ECD分布特征,研究基于双层连续管钻井工艺特点,考虑井筒温度、压力和岩屑浓度等参数影响,建立了双层连续管双梯度钻井井筒ECD计算模型,分析了钻井液排量和钻井液密... 详细信息

双层连续管钻井是一种新型双梯度钻井技术,为了分析双层连续管钻井井筒ECD分布特征,研究基于双层连续管钻井工艺特点,考虑井筒温度、压力和岩屑浓度等参数影响,建立了双层连续管双梯度钻井井筒ECD计算模型,分析了钻井液排量和钻井液密度等因素对井筒ECD的影响规律。案例井计算结果表明,井筒ECD随着钻井液排量和密度的增加而增大,机械钻速的增加对井筒ECD的影响较小,双层管尺寸需结合井眼尺寸和循环压耗进行优选。双层连续管双梯度钻井可有效降低井底ECD,在钻井过程中可通过调整钻井液排量和密度实现井筒压力的动态控制,为应对深水钻井压力窗口窄和浅层易发生漏失等难题提供了一种有效的解决方法。

关键词：双层连续管双梯度钻井深水井筒压力 ECD

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基于空心球破碎概率的双梯度钻井井筒压力预测

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断块油气田 2022年第2期29卷 278-284页

作者：张锐尧李军柳贡慧郝希宁何玉发周云健王宁中国石油大学(北京) 中国石油大学(克拉玛依) 北京工业大学中海油研究总院有限责任公司中国石油塔里木油田分公司

为了研究注空心球双梯度钻井过程中空心球破碎对井筒压力分布的影响，首先，利用分形强度理论与碰撞动力学，建立了空心球在钻井循环过程中的碰撞破碎概率模型，研究了在钻柱内、分离器内部、分离口及环空中的破碎概率分布规律；然后，... 详细信息

为了研究注空心球双梯度钻井过程中空心球破碎对井筒压力分布的影响，首先，利用分形强度理论与碰撞动力学，建立了空心球在钻井循环过程中的碰撞破碎概率模型，研究了在钻柱内、分离器内部、分离口及环空中的破碎概率分布规律；然后，利用双梯度钻井室内模拟实验系统，研究了过滤分离器在不同排量及空心球注入体积分数时的分离效率；最后，结合碰撞破碎概率模型与分离效率，建立了空心球破碎条件下的深水双梯度钻井井筒压力预测模型，结合钻井数据进行了数值计算和敏感性分析，同时利用室内实验对井筒压力预测模型进行了验证。结果表明：随着排量增加，空心球破碎概率逐渐增加，在分离器内及分离口处破碎概率较大；空心球的破碎概率、破碎数量及分离器位置等都会对井筒压力及钻井液密度产生显著影响。该研究可提高井筒压力预测的精度，降低因空心球破碎导致的钻井风险。

关键词：双梯度钻井过滤分离器分离效率破碎概率碰撞井筒压力

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隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率研究

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石油钻探技术 2022年第1期50卷 22-29页

作者：祝效华冉亮敬俊孙汉文王成涛张一鹏西南石油大学机电工程学院四川成都610500 四川宝石机械石油钻头有限责任公司四川成都610051

为确定隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率,根据气液两相流漂移流理论,考虑气体流动过程中其体积受隔水管环空压力变化的影响,建立了隔水管环空压力计算微元模型,推导出了隔水管充气双梯度钻井充气速率计算模型,并利用现场试验数... 详细信息

为确定隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率,根据气液两相流漂移流理论,考虑气体流动过程中其体积受隔水管环空压力变化的影响,建立了隔水管环空压力计算微元模型,推导出了隔水管充气双梯度钻井充气速率计算模型,并利用现场试验数据验证了模型计算结果的准确性。以南海某深水井为例,利用所建模型分析了施工参数对隔水管充气双梯度钻井充气水深、泥线处环空压力和充气速率的影响。结果显示:进行隔水管充气双梯度钻井时,在0~300.00 m水深段充气对井底压力的调节效果最明显,反应最迅速;在300.00~1 100.00 m水深段,充气只起到辅助调节井底压力的作用;在水深超过1 100.00 m处充气实现双梯度钻井所需的充气速率非常大;井口回压较小时,通过充气调节海底泥线处隔水管环空压力的效率高。研究结果表明,进行隔水管充气双梯度钻井时,应根据水深选择充气点,合理配置充气管路。

关键词：隔水管双梯度钻井充气速率环空压力井口回压

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双梯度钻井分离器设计及其分离效率的研究

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石油机械 2021年第3期49卷 1-8页

作者：张锐尧明瑞卿李军柳贡慧中国石油大学(北京) 中国石油勘探开发研究院北京工业大学

针对目前双梯度钻井中分离器的分离效率低的技术难题,设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器。对过滤分离器的结构以及工作原理进行了介绍,基于分离器的结构,建立了工具的物理模型,依据给定的边界条件对其进行了强度校核,验证了... 详细信息

针对目前双梯度钻井中分离器的分离效率低的技术难题,设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器。对过滤分离器的结构以及工作原理进行了介绍,基于分离器的结构,建立了工具的物理模型,依据给定的边界条件对其进行了强度校核,验证了工具的可靠性。根据工具的内部流场结构,建立了流体域物理模型,并结合多孔介质模型和欧拉多相流模型对分离器内部流场以及分离效率进行了研究,通过室内试验对分离效率进行了进一步的验证。验证结果表明,过滤分离器能够对空心球实现高效分离,其中最高分离效率可以达到98%,且过滤分离器的强度也满足安全需求。该研究突破了分离器分离效率不高的技术瓶颈,显著提升了注空心球双梯度钻井方式的可行性。

关键词：过滤分离器多孔介质双梯度钻井强度校核分离效率数值模拟

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基于双层连续管的双梯度钻井作业风险控制技术

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中国石油和化工标准与质量 2024年第12期44卷 196-198页

作者：杨纯游尧刘坤翔廖龙陈彬中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518067

针对深水钻井中因地层压力和破裂压力间隙过小引起的井身结构设计问题,提出采用双层管双梯度钻井技术。这种技术依托于双壁钻杆和海底举升泵系统,依靠海底泵举升泵和上返管线把钻井液和钻屑从海底循环到海面。本文在该项技术基础上,以... 详细信息

针对深水钻井中因地层压力和破裂压力间隙过小引起的井身结构设计问题,提出采用双层管双梯度钻井技术。这种技术依托于双壁钻杆和海底举升泵系统,依靠海底泵举升泵和上返管线把钻井液和钻屑从海底循环到海面。本文在该项技术基础上,以南中国海作业某深水井为例,对双梯度钻井技术的专业计算、作业应用程序、风险分析等进行了阐述,通过计算双层管双梯度钻井中水力摩阻、ECD、井底压力进行模拟计算,分析该项技术在深水井窄压力作业窗口的可行性,并提出相应的改进措施和意见建议。

关键词：深水钻井控压钻井双层连续管双梯度钻井

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双梯度钻井技术岩屑运移特性的数值模拟研究

双梯度钻井技术岩屑运移特性的数值模拟研究

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作者：刘浩东北石油大学

学位级别：硕士

深海油藏的钻探过程面临着海底页岩稳定性差、钻井液用量较大以及安全压力范围较窄等问题,针对这些工况难点,双梯度钻井技术手段应运而生。空心球钻井技术是将轻质材料球通过注入管线输送至环空井筒当中,使混合流体的密度接近海水,进而... 详细信息

深海油藏的钻探过程面临着海底页岩稳定性差、钻井液用量较大以及安全压力范围较窄等问题,针对这些工况难点,双梯度钻井技术手段应运而生。空心球钻井技术是将轻质材料球通过注入管线输送至环空井筒当中,使混合流体的密度接近海水,进而在井筒内部产生两种压力梯度,该技术可以有效地避免井喷事故等问题的发生。采用基于颗粒动理学的欧拉-欧拉多流体模型对岩屑和空心球的运移过程进行模拟,进而总结出了空心球的注入对岩屑运移规律以及流场分布的影响。通过对相关的工况操作参数进行数值模拟研究,结果表明:空心球会在注入管线末端与岩屑形成混合过渡区域,适当增加空心球浓度有利于扩大该区域的范围,同时改善岩屑的浓度分布;岩屑流量增加时需要更长的钻井液携带距离来使两种颗粒充分混合,同时注入管线下方井筒中的压力梯度也会明显增大;适当提高钻杆转速以及钻井液流速有利于增大钻井液对颗粒相的悬浮作用,避免注入管线末端以及井筒底部产生颗粒堆积现象,钻井液对颗粒相的举升力随之升高;钻井液流速的提升可以使颗粒平缓流速区域的范围扩大,竖直管段中的岩屑运移效率得到了明显提升。通过对空心球以及钻井液的不同物性参数进行数值模拟,研究结果表明:小尺寸空心球的直径更加接近于岩屑颗粒,适当减小空心球直径可以加快两种颗粒的混合过程。当空心球直径由10mm减小至5mm时,两种颗粒之间的速度差值明显变小,同时颗粒相的速度脉动随之降低;适当降低空心球密度可以使其在管线末端快速地与岩屑颗粒进行混合,同时对应的竖直井筒内流体的双压力梯度现象明显增强;适当增大n值和K值可以提高钻井液对颗粒相的携带能力与悬浮能力,使岩屑稳定地在井筒中间区域进行运移,避免其在钻杆或井筒壁面处产生沉积现象,两种颗粒的流速分布与动压力分布也得到了明显改善。本文基于CFD方法对不同操作参数以及液固两相物性参数下的流动过程进行了数值模拟,旨在为双梯度钻井工况的实际应用提供理论指导。

关键词：双梯度钻井计算流体动力学空心球 Eulerian-Eulerian多流体模型

来源：评论

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双梯度钻井水力参数设计

双梯度钻井水力参数设计

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作者： Ahmed Ezzat Abdelmoniem Abdelhameed 中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

双梯度钻井是一种可扩展深水和超深水钻井和生产能力的控制压力钻井系统,它被认为优于传统的钻井方法,尤其在压力窗口非常窄的油井中优势更加明显。双梯度钻井能够议使用更少的套管柱实现总深度,最终形成一个比常规钻井方法更大的井眼,... 详细信息

双梯度钻井是一种可扩展深水和超深水钻井和生产能力的控制压力钻井系统,它被认为优于传统的钻井方法,尤其在压力窗口非常窄的油井中优势更加明显。双梯度钻井能够议使用更少的套管柱实现总深度,最终形成一个比常规钻井方法更大的井眼,能够继续完成后续的完井作业。本论文完成的工作围绕两种双梯度系统进行,包括EC-drill双梯度钻井系统和SMD双梯度钻井系统,这两种钻井系统使用安装在隔水管或泥线的泵,通过回流管线将钻井泥浆带回地面。同时,可以调节隔水管中的泥浆液位,因此我们可以更有效地控制井筒压力。为了模拟EC-drill钻井系统、SMD钻井系统和常规钻井系统,我们需要构建水力学数值模拟方程。首先,建立了瞬态温度模型方程,包括考虑泵影响的能量方程、回流管线中的温度计算方程、海水中钻杆的温度计算方程以及地层中钻杆和环空的温度计算方程。其次,建立了井筒压力计算模型,包括循环摩阻的计算。在循环摩阻的计算中,考虑了牛顿模型、宾汉塑性模型、API 13D模型、幂律模型和Herschel-Bulkley模型等多种流变模型,分别建立了钻杆内以及环空内不同流变模式下的循环摩阻系数和压降模型。使用本文所建立的压力计算模型与Choe给出的压力计算方法进行比较,使用建立的温度计算模型应用于一口深水井,将计算温度与测量温度进行比较,对比结果表明,本文建立的模型具有较高的精度。使用开发的深水钻井软件水力学模拟软件,我们可以计算温度模型、压力模型、水力参数,以及泥浆排量和泥浆密度的敏感性分析。压力模拟结果表明,建议使用SMD钻井系统,因为井筒压力曲线始终介于孔隙压力和破裂压力曲线之间,具有比EC-drill钻井系统和常规钻井系统更好的安全度。对于温度模拟,由于较长的回流管线,SMD系统中的温度低于EC-drill钻井系统和常规钻井系统。在泥浆排量敏感性分析中,随着排量的增加,沿井筒的压力损失和井口压力同时增加。随着排量的增加,钻井液在井筒中的速度较高,因此井筒与环境之间的热交换时间较短,在井筒浅部温度随排量增加而增加,但在井筒深部温度随排量降低。对于泥浆密度的敏感性分析,随着密度的增加,井筒中的压力明显增加。经过比较,SMD具有最宽的安全密度窗口,而传统钻井系统具有最低的安全密度窗口。

关键词：控压力钻井双梯度钻井海上钻井深水钻井温度模型压力模型

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CML双梯度钻井井筒温压场与泥浆帽优化

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世界石油工业 2023年第5期30卷 55-61页

作者：张锐尧宋亚港中石化石油机械股份有限公司湖北武汉430073 长江大学石油工程学院湖北武汉430100 德州大陆架石油工程技术有限公司山东德州253034

可控泥浆液面(CML)双梯度钻井作为一种应用于深水环境的控压钻井新方法,掌握其井筒流动规律对于控压钻井工艺设计具有重要意义,目前在该方面缺乏系统性的研究。为了探究CML双梯度钻井瞬态井筒温度与压力的分布规律,同时对窄压力窗口条... 详细信息

可控泥浆液面(CML)双梯度钻井作为一种应用于深水环境的控压钻井新方法,掌握其井筒流动规律对于控压钻井工艺设计具有重要意义,目前在该方面缺乏系统性的研究。为了探究CML双梯度钻井瞬态井筒温度与压力的分布规律,同时对窄压力窗口条件下的泥浆帽高度进行优化设计,根据CML双梯度钻井的工艺特点与钻井液循环流动特征,建立了井筒温度场和压力场物理模型以及瞬态井筒温压耦合场数学模型,利用有限差分和循环迭代方法对模型进行离散和求解。结果表明,钻井液循环过程中井筒内存在6个不同的传热区域,泥浆帽段环空内钻井液不参与对流换热,返回管线内的钻井液温度分布与海水温度分布相似;水下泵出口压力等于泥浆帽静液柱压力与泵压之和,随着泥浆帽高度增大,水下泵的泵压呈递减趋势;在给定压力窗口条件下,获得了钻井循环和停泵时的最优泥浆帽高度。该研究可以为CML双梯度钻井技术的理论研究与控压钻井工艺设计提供一定的参考。

关键词：双梯度钻井可控泥浆液面双梯度钻井温压耦合场窄压力窗口泥浆帽控压钻井

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