全过程欠平衡钻井套管阀承压预测

2 01 1 矩 第 5 卷 · 第 5 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my Vo 1 ． 5． NO ． 5 0c t ． 2 0 1 1 d o i ：1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 —1 1 3 2 ． 2 0 1 1 ． 0 5 ． 0 1 4 全 过 程 欠 平 衡 钻 井 套 管 阀 承 压 预 测 卿 玉 李 黔 梁海波 钟水清 ( 1 ． 中国石 油川庆钻探 钻采工程技术研究院 ，四川 I 广汉 6 1 8 3 0 0 ； 2 ． 西南石 油大学 ，四川 I 成都 6 1 0 5 0 0 ；3 ． 中国石油西南油气 田 公 司 ，四川 成都 6 1 0 0 5 1 ) 摘 要 井 下套 管阀是 实现 全过程 欠平衡钻 井的核 心工具和技术 。在 气侵情 况下 ，套管阀关闭后 ，套管阀 以 下井 筒钻 井液停 止循环 ，气体 由于重力分异作 用而滑脱上行 ，使套 管阀承受压力。 阀底承压 大小直接 决定套管阀 地面 开启作 业方式。基 于气液 两相水力学理论 ，针 对套管 阀关 闭后 气体侵入 的特殊流动现 象，建立 了井筒 多相流 计算模型，利用数值迭代法对模型进行了求解，计算 了 钻井液密度、套管阀下入深度等参数变化对套管阀承压影 响 ，为井下套管 阀地 面开关操作提供施 工参数 。 关键词 多相流 滑脱 上升 气体侵入 井下隔离系统 中图分类号 ：T E 2 4 2 文献标识码 ：B 文章编号 ：2 0 9 5 — 1 1 3 2 ( 2 0 1 1 ) 0 5 — 0 0 5 1 — 0 2 0 引言 在 全过程欠 平衡钻井 过程 中 ，对于气侵情 况 ， 套管 阀关闭后环空 内为含气 钻井液 。由于钻井液停 止循环 ，根据重力分异原理 ，气体滑脱上行 。在此 过程 中将 出现一种特殊流动现象 [ 1 - 2 ] ：液相表观速度 为零 即液流量为零 ，而气体通过液体 向上流动。套 管 阀阀底在气体滑脱上移过程 中将承受压力 ，其 承 压 大小受 钻井 液性 能 、套 管 阀下 入深度 等参 数影 响 。如何科学地确定 出井下套管 阀在气体运移过程 中所承受的压 力是实现全过程欠平衡钻 井的一项关 键技术 [ 3 1 。一方 面 ，套 管 阀的开启施工作业 由其承 压大小 而决定 ；另一方面 ，套管阀承压 大小直接影 响全 过程......