摘要：深水水平井钻井水平段普遍存在井眼扩大现象,发生气侵时气体会聚集在扩径段形成气体“口袋”,引发井控难题。通过设计水平井扩径段井筒多相流动模拟实验系统,开展了气体聚集及运移实验,得到了含气体“口袋”的水平井筒中气液两相流动规律。实验结果表明:扩径段中的气体“口袋”在排出时存在一临界液相排量,当液相排量小于临界值时,聚集气体无法被排出;当液相排量超过该临界值时,聚集气体被逐渐排出;气体的平均排出速度随着液相速度的增加而增加。在实验研究基础上,通过理论分析建立了考虑液相黏度、变径程度及液相排量影响的水平井扩径段聚集气体气相运移速度模型,与实验数据对比该模型预测误差在±10%以内,可满足工程计算要求。本文研究成果可为压井期间水平井扩径段聚集气体的控制提供理论指导。

摘要：在深水水平开发井发生气侵后,气体极易在上翘段聚集形成气塞,如何安全高效地将聚集气体循环出井,对深水钻井井控安全至关重要。在开展不同倾角气体聚集井筒两相流动实验研究基础上,揭示了气体携出机理,阐明了压井液物性、排量对气体携出的影响规律。利用实验数据对现有漂移模型进行优选,结果表明:Bendiksen气体漂移模型在预测临界压井排量时效果较好,并引入钻井液物性无量纲参数对Bendiksen模型进行修正。修正后的新模型预测结果与不同水平倾角(8°~27°)、不同黏度(1~50 mPa·s)下实验数据匹配度较好,能够准确预测排出水平段聚集气体所需的临界压井排量。本文给出的水平段临界压井排量计算方法,可有效指导深水水平段压井设计与施工。