一种确定深水隔水管气举钻井注气量的方法

摘要

本发明属于海洋油气开发领域，具体地，涉及一种深水隔水管气举钻井注气量确定方法。确定深水隔水管气举钻井注气量的方法的具体步骤如下：(1)获取钻井的基本参数；(2)计算泥线以下井筒环空内的水力参数；(3)确定隔水管底部所需的压力；(4)建立隔水管内气液固三相流动方程；(5)建立隔水管内气液固三相流动辅助方程；(6)建立隔水管内气液固三相流动方程组求解的定解条件；(7)建立隔水管内气液固三相流动方程组的求解算法；(8)试算法求解注气量。本发明所述的方法能有效应对深水窄安全密度窗口的挑战，为深水隔水管气举钻井工艺技术的有力补充，为其深水油气开发中的推广使用提供了帮助。

主权项

一种确定深水隔水管气举钻井注气量的方法，具体步骤如下：(1)、获取钻井的基本参数；(2)、计算泥线以下井筒环空内的水力参数；(3)、确定隔水管底部所需的压力；(4)、建立隔水管内气液固三相流动方程；(5)、建立隔水管内气液固三相流动辅助方程；(6)、建立隔水管内气液固三相流动方程组求解的定解条件；(7)、建立隔水管内气液固三相流动方程组的求解算法；(8)、采用试算法求解注气量；其中：获取钻井的基本参数的具体步骤如下：通过钻井设计资料，获取钻井的基本参数，基本参数包括钻井液密度、钻井液排量、钻井液粘度、井身结构、钻具组合、待钻地层三压力剖面数值、机械钻速、待钻地层的岩性、海水密度、井口设计回压、注入气体类型及注入气体相对密度；计算泥线以下井筒环空内的水力参数的具体步骤如下：根据钻井的基本参数计算泥线以下井筒内的岩屑浓度；根据钻井的基本参数计算泥线以下井筒内的循环摩阻；根据钻井的基本参数计算泥线以下井筒内流体产生的压力；确定隔水管底部所需的压力的具体步骤如下：根据地层的三压力剖面数值及安全余量，确定所需的井底压力；根据所需井底压力及泥线以下井筒环空内流体产生的压力，确定隔水管底部所需的压力；建立隔水管内气液固三相流动方程的具体步骤如下：针对隔水管内的气液固流动工艺过程，建立气液固三相的连续性方程、动量方程及隔水管环空温度场方程；建立隔水管内气液固三相流动辅助方程的具体步骤如下：所建立的辅助方程包括气体的滑脱速度方程、岩屑下沉速度方程、体积分数方程、气体的状态方程、流型判别方程、摩阻计算方程；建立隔水管内气液固三相流动方程组求解的定解条件的具体步骤如下：所建立的定解条件主要指边界条件，包括井口处的压力、隔水管底部的环空压力、隔水管底部环空的气体流量、隔水管底部环空的岩屑密度、隔水管底部环空的钻井液流量、隔水管周围的海水温度场；建立隔水管内气液固三相流动方程组的求解算法指的是：采用有限差分方式对隔水管内气液固三相流动方程组进行求解，包括两个步骤：首先由下往上对隔水管内的计算区域进行非等间距网格划分；然后建立气液固三相多相流动方程的离散方程形式；采用试算法求解注气量的具体步骤如下：(81)、估计注气量Q_g；(82)、对于隔水管最底部的环空节点，由温度场方程计算该节点的温度；(83)、由辅助方程及边界条件，确定隔水管最底部的环空节点处的气体密度、各相速度、各相体积分数，并作为紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点的边界条件；(84)、对于紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点，由温度场方程求解该节点的温度；(85)、由辅助方程确定紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点处气相的密度；(86)、假设紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点处的气体体积分数E_g2′，并由连续性方程计算出紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点处各相的速度；(87)、由辅助方程判断流型，并计算出紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点的体积分数E_g2，判断|E_g2‑E_g2′|是否在误差允许的范围内：若在误差范围内，则E_g2即为紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点处的气体分数，此过程中计算的其它参数，即为该节点的最终参数值；若不在误差范围内，将E_g2的值赋给E_g2′，返回步骤(86)重新计算，直至满足要求；(88)、由动量方程，求紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点处的环空压力；(89)、重复以上步骤，由紧邻隔水管最底部的环空节点的隔水管内环空节点一直计算至井口节点处，得到井口节点处的环空压力P_N，并与已知井口压力P_a0进行比较：若|P_N‑P_a0|在误差允许的范围内，则步骤(81)估计的注气量为准确值；若|P_N‑P_a0|不在误差允许的范围内,返回步骤(81)重新估计注气量Q_g，重复以上步骤，直至满足要求为止。