摘要：针对目前钻井液返出管线液面不稳定,流量增加后液面高度变化不明显,不利于钻井溢流早期检测等情况,根据无压管线水力计算理论,从临界坡度及临界不淤速度概念出发,提出了圆管坡度及水平槽尺寸的设计方法和原则。通过实例计算,优化了圆管坡度,改装了水平槽尺寸及形状,保证了钻井液液面稳定,不会出现岩屑堆积,并对比分析了改装前后钻井液液面灵敏度,表明当钻井液排量改变较小值时,改装后的水平槽中钻井液液面变化很明显。推荐使用精度较高的超声波液面检测仪,检测水平槽内钻井液液面变化,结合泥浆池液面法,实时监测钻井溢流。现场试验验证了此方案的合理性。

摘要：除油套环空外,深水油气井套管环空圈闭压力无法释放,易造成套管挤毁等事故发生,需对环空圈闭压力进行管理,保障油气井生产安全。计算深水井在温度差下的环空圈闭压力,优化分析适用于深水的环空圈闭压力防治方法,结合管柱强度校核标准,建立深水井套管柱强度校核方法,最终形成环空圈闭压力管理设计方法。对于深水油气井,适用的圈闭压力防治方法为A环空压力释放、通过地层进行压力释放和套管外安装可压缩泡沫;考虑环空圈闭压力时,套管柱强度优选应同时采用平衡法和非平衡法进行套管强度校核;综合考虑防治方法和油套管强度校核结果,最终确定A环空圈闭压力控制范围,深水井环空圈闭压力管理方案研究对深水油气井安全高效开发提供技术支持。

摘要：针对目前深水钻井井喷失控抢险方法及装置极其缺乏,井喷失控后带来重大经济损失和环境污染等问题,通过对深水钻井井喷失控抢险过程中的固体力学和流体力学特征分析,提出了一种新型深水钻井井喷失控海底抢险装置概念设计,并以墨西哥湾"深水地平线"钻井平台爆炸井喷事故为例,验证了所设计的深水钻井井喷失控海底抢险装置的科学性和可行性,在此基础上制定了多种抢险方案。本文成果对深水钻井井喷抢险装置的研发及抢险方案的制定有一定参考价值。

摘要：由于钻井总体技术水平的制约,及缺少先进的井控装置,油田现场主要依靠技术人员的经验判断进行节流调节。但是,这样的操作具有很大的差异性,且存在一定的主观性和盲目性,极易造成地层被压漏或发生溢流,导致井下压力系统复杂化,贻误安全压井时机,并可能酿成事故。基于气液两相流理论,建立了压力实时监测模板,并利用各项技术形成了计算机优化压井开环控制系统。阐述了该系统的工作原理,详细介绍了溢流压井中防地层破裂监测模板、防套管鞋处压裂监测模板、防节流相关装备损坏模板、防泵入相关装备损坏模板等的软件功能设计与实现。该系统在中国石油CPOE3平台进行了模拟开环控制试验,结果表明,该系统计算分析能力强、安全可靠,在压井过程中反应及时、命令果断、执行准确,取得了预期效果。

摘要：在海上钻井、修井过程中,当钻头不在井底或者钻具堵塞、刺漏等无法建立循环时,特别是钻井时存在溢油风险、有些区块含H2S等有毒气体时,压回法压井是重要的压井方法。基于多相流理论建立了压回法压井模型,并以海上某油田B井为例,模拟分析了压回法压井参数变化规律,结果表明:压回法压井排量越大,压井时间越短;压井液黏度越大,气泡上升越慢,更快地压回地层;高密度压井液可以降低压井泵压,但不会降低初始的压井泵压;溢流体积越大,压井时间越长,压井泵压越大,但是最终压井泵压基本相同;漏失速度在一定程度上决定了压回法压井能否实施。在此基础上,提出了压回法压井参数设计方法,从而为海上钻井井喷压井参数设计提供了指导作用。

摘要：海上钻井特殊工况下井涌井喷事故的处理离不开非常规压井技术。海上非常规压井井筒多相流动规律是海上非常规压井设计及实施的理论依据,具有重要的指导作用。通过自主设计建造高为12 m、内径为100 mm、可承压6 MPa的可视化井筒实验系统,开展了气上液下对冲、气液垂直向下流动以及液体在静止气体中的沉降等多种非常规压井井筒多相流动实验,对海上非常规多相流动规律进行了实验研究。结果表明:置换法中压井液的沉降速度随着压井液排量的增加而逐渐增加;压回法压井过程中井筒气泡的临界压回直径随着液相排量的增加而增加,小于临界压回粒径的气泡能够被压回,大于临界压回粒径的气泡无法被压回;当井筒内所有粒径气泡都能被压回的排量被称为临界压回排量;制约顶部压井法的主要参数是注入管下入深度,增加注液接口插入深度可以有效减小气体排量,降低成功压井的临界压井排量。

摘要：为了得到置换法关井期间压井液下落速度计算方法,基于气液两相流理论,借助FLUENT和OLGA软件模拟了压井液下落过程,利用段塞流和Turner液滴下降理论,建立了置换法压井液在井筒中的下落速度模型。研究结果表明:置换法关井期间,压井液下落主要以段塞流或者环状流形式存在;与OLGA软件分析结果对比得出,压井液下落的初始峰值速度跟液滴模型相近,平均速度跟段塞流模型相近,建议置换法压井设计使用段塞流模型;关井套管压力越大,则压井时间越长;关井套管压力越大,且地层破裂压力越大,则压井次数越少,压井时间也较长;压井液密度越大,则压井时间越短,最终的套管压力就越小。

摘要：为了解决海洋平台井喷事故发生后井口压力与井喷液柱高度的获取问题,基于观测船船体三自由度运动,提出1种井喷液柱高度测量方法。在考虑船体三自由度运动的前提下,将难以直接测量的井喷液柱高度转化为三倾角测量,再通过设计的配套液柱高度计算方法计算液柱高度;采用自设计新型角度测量装置测量角度;对角度测量信号进行卡尔曼滤波处理,消除甲板振动对测量的影响,并优化设计测点间距,进一步提高测量精度。研究结果表明:在考虑不同船体状态的情况下,测量值与实际值误差小于4. 2%,该测量方法可行,整体设备简单、操作方便、稳定性高、适应能力强,计算结果准确,可以满足现场应用需求。

摘要：钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U形管原理不能描述此时的井眼状况。针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型。利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法。实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性。

摘要：井喷失控是钻井中的灾难性事故,有必要开展井喷失控研究,找到井喷失控发生的原因和提出防止井喷失控的对策。在统计分析1970年到2009年间中石油发生在钻进过程中的48例井喷失控事故的基础上,通过对防喷器、节流压井管汇、套管、井喷后爆炸起火等井喷失控因素分析,并利用MLS法对上述各种井喷失控因素危险值进行评估。最后,根据井喷失控因素分析和危险值评估结果,结合现有的钻井井控设计,提出了防止钻井井喷失控的对策。