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1.
地热井钻井作业时,井深越大,井眼温度越高,给钻探施工造成的难度越大,因此有必要研究井内循环温度分布。通过分析钻井液循环时热量传导过程,利用井筒温度控制方程,结合雄安新区地热井工程实例中的各项参数,使用全隐式有限差分法求解方程,求解井内钻井液循环时各部分的温度分布。且通过方程模拟研究了钻井液的密度、粘度、排量等工程参数对井壁温度分布的影响,结果表明：钻井液密度、粘度、排量越大,井壁温度越低,井底附近的井壁温度降低幅度越大,其中钻井液的排量改变对井壁温度分布的影响最大。模拟研究结果对于现场施工设计有一定的参考价值。 相似文献
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井底应力场对气体钻井井斜的影响 总被引：7，自引：2，他引：5
建立了油气井钻井过程中的井底力学模型,该力学模型考虑了井眼内压力、岩石节理、井眼深度、地应力、岩石材料特性、井眼直径等影响因素,并讨论了各个因素对井底应力场的影响,阐明了气体钻井时井底应力场分布变化对井眼井斜的影响。气体钻井时井眼内的压力远小于井眼周围的围压,井底会出现很大的拉应力,岩石容易破坏,因此,气体钻井时钻井速度远远大于钻井液钻井,但拉应力越大,井眼与岩石节理面交接处产生的应力集中越大,应力集中处岩石更容易破坏,也更易产生井斜。气体钻井时井底的应力状态对地层倾角、材料特性、井眼直径、井眼深度及初始地应力的变化较钻井液钻井时更敏感。 相似文献
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考虑三向地应力差时不同钻井条件下井底应力场研究 总被引：1，自引：0，他引：1
井底压差和三向地应力是钻井过程中影响井底岩石应力分布的主要因素,从而影响钻井机械钻速。主要针对欠平衡、平衡、过平衡和气体钻井4种钻井条件下三向地应力对井底应力分布进行定量研究。在井底岩石力学分析的基础上,建立了考虑正断层模型下的三向地应力、液柱压力和孔隙压力因素时的井底岩石流-固耦合模型,采用数值计算方法进行求解。结果表明,三向地应力差相同时,井底面岩石最大主应力与井底压差无关,井底面岩石最小主应力随井底压差增大而增大;不同钻井条件下井底面最小主应力与水平最小地应力无关,且随水平最大地应力增大而减小;不同钻井条件下井底面最大主应力与水平最大地应力无关,当井底压差存在时,其随水平最小主应力增加而减小后逐渐趋于稳定;当气体钻井时,其与水平最小主应力也无关。针对走滑断层和逆断层模型时的井底应力场尚需进一步研究。不同井底压差和三向地应力时井底岩石应力分布的定量化研究为实际钻井条件下钻头破岩机制研究和快速高效破岩提供理论基础。 相似文献
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贯通式空气锤反循环连续取芯钻进技术在矿产勘察、水井钻凿等领域的复杂地层条件下的钻孔工程中,解决了系列技术难题;在油气勘探钻井中,空气锤的使用使硬地层的钻进效率提高5倍以上.为克服空气正循环钻井工艺的缺陷与不足,钻探界开始了空气反循环钻井技术的先行研究.本文通过实验研究,对贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用可行性展开探讨,研究了潮湿、易糊钻地层,严重漏失及喀斯特溶洞地层,钻井卡堵,井内压力平衡等钻进难题及相应的解决措施. 相似文献
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含水层热量输运中自然热对流和水-岩热交换作用的研究 总被引：16，自引：0，他引：16
本文对含水层热量输运过程中存在的自然热对流和水-岩热交换作用进行了深入研究, 目的是为了弄清两种作用对热量输运的影响。首先针对普通水流方程和热量输运方程的局限性, 给出了能够描述这两种作用的新的数学方程, 并通过建立一个非线性三维含水层热量输运模型加以实现。然后利用上海第二承压含水层的群井储能试验资料, 根据不同的条件进行计算。计算结果与实测数据的对比分析表明, 自然热对流通常对含水层的热量输运有明显作用, 定量研究时不应忽略；水-岩热交换作用持续时间短, 对整个热量输运过程影响较小。 相似文献
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井底压力对岩石破碎的影响机制及应用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
钻井液井底压力与地层孔隙压力是影响岩石破碎的重要因素,由于岩石具有一定的渗透率,在压力差的作用下钻井流体与地层流体之间会相互影响,导致靠近井底的地层孔隙压力发生变化。实际的地层孔隙压力随时间与距离变化的规律可以使用一维不稳定渗流模型来描述和计算。在此分析基础上,综合分析地应力、井底压力及钻头牙齿吃入地层产生的应力,计算出任意平面上所受的剪应力和正应力,然后使用摩尔–库仑准则来判定岩石的破坏。建立这样一个综合各种因素的井底岩石破碎模型,可以将各种因素尤其是实际井底压力差的作用清楚地表达出来。该模型可以较好地解释欠平衡钻井提高钻速的力学机制,并为随钻地层孔隙压力监测dc指数法的适用范围提供明确的计算方法 相似文献
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根据热交换原理，提出了井内温度规程的数学模型，按照这个模型可以计算出井内任何时间、任何深度的温度。以冷却空气作为冲洗介质为例，给出了冷却空气洗井钻进时井内温度的简化计算公式和代表性关系曲线，按照这些计算公式和关系曲线可以计算出和看出空气洗井时井内任何时间、任何深度的温度。根据计算和研究的结果，指出了为了保证在冻土中进行正常钻井，从外环状空间内返回的冲洗介质的温度不宜高于0℃，并提出了相应的建议。 相似文献
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也门1区块地表覆盖着约300 m厚坚硬灰岩,区块内断层多,广泛存在着漏失层,采用常规钻井技术,机械钻速慢,井漏频繁,钻井难度很大。从地质条件、循环介质以及经济性等方面评价了气体钻井在1区块的适应性。现场应用初期,砂岩地层井漏、下套管遇阻问题非常突出,气体钻井发挥的作用有限。针对这些问题,通过优化井身结构和注气注液参数,优选泡沫、充气钻井基液配方、首选充气盲钻作为快速钻穿恶性漏失层的主要技术等,并制订完善的技术措施。现场3口井的应用表明,1区块地层复杂,单一的空气、泡沫或气体钻井技术只能解决部分钻井问题,综合运用气体钻井技术,才能满足提高钻速、稳定井壁和预防井漏等多方面的要求,从整体上提高钻井时效。 相似文献
9.
井底流场是空气反循环钻井能否高效携岩和有效形成反循环的核心流场,而井底流场模拟实验器是开展相应研究的关键设施和必要手段。基于反循环井底流场形成特点,设计了空气反循环钻井井底流场模拟实验器装置,并对主要零部件的设计过程进行了详细分析。井底流场模拟实验器可模拟不同切削具底出刃对应的中心孔压力变化;内喷孔与底喷孔不同组合情况下孔底流量分配;及不同类型内管倾角变化对中心孔压力影响的实验研究。进而也可考察不同结构参数变化对井底流场的影响,为空气反循环钻井井底工具的结构优化设计提供重要的理论和试验依据。 相似文献
10.
以多孔介质理论为基础,研究了稳态条件下非饱和土中温度?水分?盐分多场耦合问题。考虑非饱和土的孔隙被液态水、溶解的盐分、水蒸气和干燥气体等填充,在质量和能量守恒的基础上获得了非饱和土中水分、气体、盐分的质量守恒方程以及能量守恒方程。考虑一维稳态问题,选取温度、孔隙气压、孔隙水压和盐溶液浓度以及它们的导数作为状态变量,得到了问题的状态方程组。在给定的边界条件下,采用打靶法求解了该强耦合的非线性变系数微分方程组,通过与已有的试验结果相比较,验证了模型的有效性。基于数值算例,参数分析了含水率、温度边界、孔隙率等条件对非饱和土中温度场、水分场和盐分场分布的影响规律。 相似文献
11.
随着全球对天然气水合物勘探与开发的关注越来越多, 水合物地层钻井技术的研究也得到了日益重视.但是, 水合物地层钻井存在井内水合物分解与重新生成从而影响井内安全的严重问题.为了解决这一问题, 针对水合物地层的钻井特点, 结合现有的纳米材料, 通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米SiO2钻井液: 海水+2%纳米SiO2+3%膨润土+1%Na-CMC+3%SMP-2+1%PVP(K90)+2%KCl, 并对其低温常规性能和水合物生成抑制性能进行了实验评价.实验结果表明, 该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性, 并能够长时间有效抑制近井壁地层中的水合物分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物, 有利于保障井内安全和钻井作业的顺利实施. 相似文献
12.
海洋天然气水合物钻井的硅酸盐钻井液研究 总被引：2，自引：0，他引：2
在海洋含天然气水合物地层中钻进时,遇到的问题有水合物在井底的分解和管线内的再生成,以及井壁稳定和井涌的问题。配制合适的钻井液是解决上述问题的关键。通过大量实验,得到一种加入无机盐和动力学抑制剂的稀硅酸盐钻井液,并通过实验对其性能进行评价。结果表明:配制的硅酸盐钻井液不仅能满足常规钻井液携带岩屑和清洁井眼的要求,还能有效抑制井壁岩层的水化,抑制水合物地层的分解,以及控制水合物在管线内的再生成;因此可以满足深水含水合物地层钻进的要求,确保水合物地层钻探安全高效地进行。 相似文献
13.
A Fully Coupled Chemo-Poroelastic Analysis of Pore Pressure and Stress Distribution around a Wellbore in Water Active Rocks 总被引：1，自引：0，他引：1
Water active rocks consist of minerals that hold water in their crystalline structure and in pore spaces. Free water from
drilling fluid can be attracted by the formation depending on the potential differences between pore space and drilling fluid.
The fluid movement into the formation or out of the formation can lead to a change in effective stress, thus causing wellbore
failures. In all previous studies it is found that the solute transport from or to the formation is primarily controlled by
diffusion process and the effect of advection on solute transfer is negligible for a range of very low permeable shale formations
(>10−5 mD). In this study a range of permeable shale formations (10−5 to 10−3 mD) commonly encountered in drilling oil and gas wells are considered to investigate the solute transfer between drilling
fluid and formation due to advection. For this purpose a finite element model of fully coupled chemo-hydro-mechanical processes
was developed. Results of this study revealed that the solute transfer between the drilling fluid and the shale formation
is controlled primarily by permeability of the shale formations. For the range of shale formations studied here, there exists
a threshold permeability below which the solute transfer is dominated by diffusion process and above which by fluid in motion
(fluid flow). Results from the numerical experiments have shown that when the permeability of shales is greater than this
threshold permeability, the chemical potential gradient between the pore fluid and drilling fluid reaches equilibrium faster
than that when the permeability of shales is below this threshold value. Also it has been found that when advection is taken
into account, effective radial and tangential stresses decrease around the wellbore, particularly near the wellbore wall where
the solute concentration has reached near equilibrium. 相似文献
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页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量＜6 mL),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。 相似文献
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重庆涪陵焦石坝地区上部地层岩性致密、研磨性强、可钻性差,长兴组浅层气活跃且含硫,三开水平段长、摩阻大、泥质页岩层易垮塌。钻井面临的突出问题是机械钻速低、井控难度大、钻井周期长。针对上述气藏钻井难点,重点从钻井工艺、维持井壁稳定以及钻井液方面进行分析,优化钻具结构、优选钻头选型、抑制井壁失稳以加快焦石坝区块钻井速度。“油基螺杆＋高效PDC钻头”配合优质钻井液,经过焦页12平台4口井的实践应用,大大缩短了钻井周期,焦页12-4 HF井创下了中石化集团公司非常规页岩气水平井最长水平段记录,提速效果显著。 相似文献
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井壁失稳是钻井过程中常常遇见的难题之一,尤其在钻遇泥页岩井段。针对河南中牟页岩气区块在山西组-太原组泥页岩钻进过程中发生井壁坍塌掉块、卡钻、井径扩大率大等复杂情况,利用MY1井钻井岩心从泥页岩类型划分、孔渗特征、微观结构、岩石力学以及地应力等方面开展井壁稳定性影响因素实验分析。通过分析可知,中牟区块泥页岩属硬脆性泥页岩,造成井壁失稳的主要因素为地层非均质性强,岩石脆性程度较高,微裂缝发育,易导致井壁机械剥落、坍塌掉块。通过合理控制钻井液密度、优化井身结构及钻井参数、研发低自由水强封堵钻井液提高井壁稳定性,在区块钻井实践中取得了较好的应用效果,基本解决了井壁失稳难题。 相似文献
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银参4井是中石化在银川地区的第一口参数井,设计井深为4300 m,完钻井深4124.23 m,钻探目的是了解银川盆地地层层序及清水营组烃源岩发育情况。针对该井在钻井过程中存在的上部地层胶结疏松易垮塌、干河沟组在砾石层易憋跳钻、清水营组地层流体侵入污染泥浆、钻遇到大段未预知的盐膏层、清水岩组泥岩存在裂缝导致钻井液漏失等复杂情况,在设计井身结构、优选水力参数时考虑了已经预知的潜在复杂因素,施工时全井大段采用直螺杆加防斜钻具组合大排量轻压吊打,有效防止了憋跳钻,避免了钻具事故,取得了较高的钻井速度,控制了良好的井身质量,探索了适用该区盐膏层段的钻井液体系,并且创造了该区块饱444.5 mm钻头机械钻速最高纪录（39.09 m/h）。 相似文献
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为解决大直径潜孔锤反循环钻进技术中气体携带岩屑不彻底和地面供气压力难以控制问题,必须开展循环气体流动参数即速度压力分布研究。根据反循环钻进中流体通道特点对流场分区,采用"倒算法"按循环系统流动的反方向推导各分区流场的气体速度和压力公式,建立流体参数数学模型,并对所得模型进行实例验算。以直径1.2 m、孔深40 m硬岩钻孔为例,钻孔出口流速为40 m/s时,钻头喷嘴气体流速为456 m/s,喷嘴截面积为0.002 4 m2,孔口气体注入压力为1.2 MPa,循环系统压力降约为0.9 MPa。计算结果表明,该模型可为地面气源参数调节和优化喷嘴结构提供依据。 相似文献