許玉強(qiáng), 金 衍, 管志川, 劉永旺, 王曉慧, 張 波, 勝亞楠

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院,山東青島 266580; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院,北京 102249)

深水油氣資源是21世紀(jì)全球重點(diǎn)關(guān)注和勘探開(kāi)發(fā)的主要能源接替領(lǐng)域[1-3]。與淺海鉆井相比,深水鉆井存在海底淺部地層破裂壓力梯度低、安全鉆井液密度窗口窄、淺層氣和淺層流等一系列的問(wèn)題[4-7]。這就導(dǎo)致深水鉆井中更易發(fā)生氣侵溢流等井下復(fù)雜情況,如何及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)氣侵對(duì)于深水井控意義重大。為此,氣侵早期監(jiān)測(cè)成為深水鉆井井控技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一[8-13]。近年來(lái),隨著超聲波探測(cè)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)深水鉆井的特點(diǎn),提出了在隔水管處進(jìn)行氣侵早期監(jiān)測(cè)的設(shè)想[8-10,12],在保證隔水管完整性的基礎(chǔ)上,通過(guò)在隔水管壁安裝超聲波傳感器探測(cè)隔水管環(huán)空內(nèi)的流體性質(zhì)變化,進(jìn)而對(duì)氣侵進(jìn)行提前監(jiān)測(cè)。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前針對(duì)該問(wèn)題的研究主要集中在如何利用超聲波定性或定量表征隔水管內(nèi)的兩相流特征,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法初步驗(yàn)證了其可行性[8-10]。而對(duì)于深水隔水管處監(jiān)測(cè)氣侵的具體優(yōu)勢(shì)以及不同工況下氣侵氣體到達(dá)隔水管時(shí)的井控風(fēng)險(xiǎn)(即監(jiān)測(cè)方法的可行性)研究較少。因此有必要對(duì)深水鉆井氣侵溢流發(fā)展規(guī)律進(jìn)行深入研究,揭示深水鉆井中不同工況下氣侵氣體運(yùn)移位置與溢流量的關(guān)系,分析隔水管氣侵早期監(jiān)測(cè)方法在不同工況下的具體優(yōu)勢(shì)及其可行性,為深水氣侵早期監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 深水鉆井氣侵井筒壓力場(chǎng)計(jì)算模型

要提高深水鉆井井筒壓力場(chǎng)的計(jì)算精度,需要考慮深水低溫環(huán)境對(duì)井筒溫度場(chǎng)的影響。深水海洋段溫度模型建立在大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合基礎(chǔ)之上,且具有區(qū)域性特點(diǎn)。本文中采用文獻(xiàn)[14]中建立的南海南部海域溫度-水深模型作為海水段外界溫度控制方程。

水深大于200 m的區(qū)間,溫度計(jì)算式為

(1)

式中,a0=130.1,a1=39.4,a2=2.307,a3=402.7;Tsea為海水溫度,℃;h為海水深度,m。

水深小于200 m的區(qū)間,根據(jù)海域的四季變化分別采用不同的計(jì)算公式。

春季:

(2)

夏季:

(3)

秋季:

(4)

冬季:

(5)

式中,Ts為海水表面溫度,℃。

由于本文中關(guān)注氣侵發(fā)生后井筒內(nèi)氣體運(yùn)移和溢流量的變化情況,需要建立井筒氣液兩相流模型計(jì)算井筒壓力場(chǎng)。通過(guò)調(diào)研分析,本文中采用文獻(xiàn)[15]和[16]中介紹的模型作為深水鉆井井筒氣液兩相流溫壓場(chǎng)計(jì)算模型。主要有溫度場(chǎng)和氣液兩相流壓力場(chǎng)控制方程。

鉆柱內(nèi)溫度控制方程為

(6)

式中,Ta為環(huán)空處的溫度,℃;Tp為鉆桿處的溫度,℃;dpi為鉆桿內(nèi)徑,m;dpo為鉆桿外徑,m;hpi和hpo分別為鉆桿內(nèi)壁與環(huán)空、鉆桿外壁與環(huán)空對(duì)流系數(shù),W/(m2·K);λdp為鉆桿導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);Sp為鉆桿橫截面積,m2;vp為鉆桿內(nèi)流體流速,m/s;ρp為鉆桿鋼材密度,kg/m3;cp為鉆桿鋼材比熱容,J/(kg·℃);Qcp為鉆桿處由摩擦產(chǎn)生的熱量,J。

地層段溫度控制方程為

(7)

其中

式中,Tf為地層處的溫度,℃;dco為套管外徑,m;dwb為水泥環(huán)外徑,m;λf為地層導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);va為環(huán)空內(nèi)流體流速,m/s;ca為環(huán)空流體比熱容,J/(Kg·℃);ρa(bǔ)為環(huán)空流體密度,kg/m3;Qca為環(huán)空壁面由于摩擦產(chǎn)生的熱量,J;Ua為環(huán)空流體與地層的總傳熱系數(shù),W/(m2·K);Sa為環(huán)空橫截面積,m2;ρf為地層密度,kg/m3;cf為地層比熱容,J/(kg·℃)。

由于套管鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)很大,可近似看做套管內(nèi)外壁溫度相同,忽略套管的影響:

(8)

海水段環(huán)空溫度控制方程為

(9)

式中,dri為隔水管內(nèi)徑,m;dro為隔水管外徑,m;dio為保溫層外徑,m;dii為保溫層內(nèi)徑,m;λe、λr和λi分別為水泥、隔水管和保溫層導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);hri和hio分別為隔水管內(nèi)壁與環(huán)空、保溫層外壁與海水的對(duì)流系數(shù),W/(m2·K)。

邊界條件:入口,Tp(z=0,t)為常數(shù);井底,Tp(z=H,t)=Ta(z=H,t);地層,Tf(z,r→∞,t)=Tf(z,r→∞,t=0)。

氣液兩相流壓力場(chǎng)控制方程。氣相連續(xù)性方程為

(10)

液相連續(xù)性方程為

(11)

氣液兩相混合方程為

(12)

氣體上升速度經(jīng)驗(yàn)方程為

vg=C0(vgEg+vlEl)+vrg.

(13)

氣相狀態(tài)方程為

(14)

邊界條件為

(15)

由于以上控制方程組較為復(fù)雜,很難通過(guò)解析算法計(jì)算,可采用數(shù)值方法對(duì)其進(jìn)行離散化處理,得到如下數(shù)值方程組。

(1)溫度場(chǎng)離散化方程組。

鉆柱內(nèi)溫度場(chǎng)離散化方程為

(16)

地層段環(huán)空溫度場(chǎng)離散化方程為

(17)

海水段環(huán)空溫度場(chǎng)離散化方程為

(18)

(2)氣液兩相流壓力場(chǎng)差分方程組。

氣相連續(xù)性方程為

(19)

液相連續(xù)性方程為

(20)

氣液兩相混合方程為

(21)

由此,可根據(jù)各自邊界條件分別對(duì)溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的控制方程組進(jìn)行數(shù)值求解。

為了驗(yàn)證該模型的適用性,利用該模型對(duì)南海某深水鉆井的溢流過(guò)程進(jìn)行模擬,并與實(shí)際結(jié)果對(duì)比。該深水井的井身結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1,其他參數(shù)如下:水深1 298 m、井深3 630 m、隔水管外徑533.4 mm、隔水管內(nèi)徑482.6 mm、循環(huán)排量20 L/s、轉(zhuǎn)速80 r/min、鉆井液密度1.6 g/cm3、鉆井液初始黏度55 Pa·s、儲(chǔ)層壓力68 MPa、地溫梯度0.046 3 ℃/m、地層滲透率50×10-3μm2、地層孔隙度30%。

井涌過(guò)程描述:鉆井過(guò)程中,鉆至4 285.0 m處的時(shí)候,突遇鉆速加快,鉆時(shí)從最初的81 min/m變成46 min/m,到達(dá)4 285.38 m僅需17 min。立即停止鉆進(jìn),循環(huán)觀(guān)察,發(fā)現(xiàn)泥漿池增量1.5 m3;此時(shí)井口立壓為14.3 MPa,馬上關(guān)井并錄得關(guān)井立壓為9.8 MPa。

表1 井身結(jié)構(gòu)

利用建立的模型計(jì)算該井井涌過(guò)程,泥漿池增量的模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值分別為1.423和1.5 m3,偏差為5.1%;溢流時(shí)間的模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值分別為7.23和7 min,偏差為4.57%。該模型用于模擬計(jì)算深水鉆井溢流過(guò)程(溢流量)的誤差約為5%,滿(mǎn)足計(jì)算需要。

2 不同工況下氣侵溢流發(fā)展規(guī)律及氣體到達(dá)隔水管時(shí)的井控風(fēng)險(xiǎn)

深水鉆井中影響井筒內(nèi)氣侵過(guò)程的環(huán)境因素主要有水深、泥線(xiàn)以下深度、地層孔隙壓力、地層滲透率等。以中國(guó)南海某深水井為例,利用建立的深水鉆井氣侵時(shí)井筒環(huán)空壓力場(chǎng)的計(jì)算模型,計(jì)算氣體到達(dá)位置與溢流量的關(guān)系,同時(shí)計(jì)算氣體到達(dá)海底井口時(shí)井筒環(huán)空內(nèi)的截面含氣率分布情況,如圖1和2所示。該深水井的具體參數(shù)為:水深2 250 m,井深3 803 m,已固井段1 200 m,裸眼井段353 m,海水表面溫度15 ℃,地溫梯度0.027 ℃/m,隔水管外徑508 mm,循環(huán)排量46 L/s,鉆井液密度1.21 g/cm3,鉆井液導(dǎo)熱系數(shù)1.72 W/(m·℃),稠度系數(shù)0.25,流性指數(shù)0.38,地層孔隙度30%,滲透率10×10-3μm2,地層導(dǎo)熱系數(shù)2.21 W/(m·℃),原始地層壓力51.2 MPa。

由圖1可以看出,氣侵發(fā)生后,氣體到達(dá)海底井口附近時(shí)的泥漿池增量還沒(méi)有達(dá)到1 m3的預(yù)警值(泥漿池液面監(jiān)測(cè)法是目前常用的氣侵溢流監(jiān)測(cè)手段),而當(dāng)泥漿池增量達(dá)到1 m3時(shí),氣體已在隔水管內(nèi)向上運(yùn)移了近3 min,上升了234 m;當(dāng)泥漿池增量達(dá)到2 m3時(shí),氣體已在隔水管內(nèi)向上運(yùn)移了近9 min,上升了558 m?？梢?jiàn)若遵循1 m3的預(yù)警值進(jìn)行井控作業(yè),會(huì)增加井控的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由圖2可知,當(dāng)氣體到達(dá)海底井口時(shí),先期氣體的截面含氣率較小,說(shuō)明早期侵入井筒的氣體較少,若能夠在此時(shí)發(fā)現(xiàn)氣侵并進(jìn)行壓井操作,可減小井控的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 氣侵發(fā)生后井筒環(huán)空中氣體到達(dá)位置及對(duì)應(yīng)泥漿池增量Fig.1 Gas position in wellbore and increment of mud pool after gas cut

圖2 氣體到達(dá)海底井口時(shí)井筒內(nèi)截面含氣率分布Fig.2 Gas void fraction distribution in wellbore when gas cut reaches subsea wellhead

2.1 不同水深的影響

由于水深的改變會(huì)影響井底壓力和地層壓力,為了保證計(jì)算結(jié)果具有可比性,令不同水深條件下的井底壓差維持恒定(1 MPa),即根據(jù)水深的變化對(duì)地層孔隙壓力做出相應(yīng)調(diào)整,其他參數(shù)均與圖1所計(jì)算的實(shí)例井一致。計(jì)算不同水深條件下氣侵發(fā)生后氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量以及溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體到達(dá)位置,結(jié)果如圖3、4所示。

由圖3可知,氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量隨水深的增加而減小,但變化幅度較小,且計(jì)算水深(800～2 975 m)條件下的溢流量均低于1 m3,這是因?yàn)樵谏钏哽o壓環(huán)境下,氣侵氣體在未到達(dá)隔水管時(shí)的總體尺度較小,不易引起泥漿池增量的增加;水深越大,深水高靜壓對(duì)氣體的壓縮效應(yīng)越大,但深水條件下氣體總體尺度已有了較充分的壓縮,所以氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量隨水深的增加而減小,但變化幅度較小。

圖3 不同水深條件下氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量Fig.3 Overflow value when gas cut reaches subsea wellhead under different water depths

圖4 不同溢流量時(shí)的氣體到達(dá)位置距泥線(xiàn)的距離Fig.4 Distance of gas position from mud line at different overflow value

由圖4可知,溢流量為1 m3時(shí)的氣體與海底泥線(xiàn)的距離(在泥線(xiàn)上方為正,下方為負(fù))隨水深的增加先增大再減小,而溢流量為2 m3時(shí)的氣體與海底泥線(xiàn)的距離隨水深的增加而減小,變化趨勢(shì)并不一致,這是因?yàn)樗钤缴?深水高靜壓對(duì)氣體的壓持效應(yīng)越大,氣侵氣體進(jìn)入隔水管后由于井筒環(huán)空橫向尺寸的變化更易發(fā)生流型的改變(由泡狀流變?yōu)槎稳鞯?,從而導(dǎo)致氣侵氣體在隔水管內(nèi)的上升速度降低。

由此可見(jiàn),深水鉆井較大的水深會(huì)導(dǎo)致氣體到達(dá)海底井口時(shí)的泥漿池增量小于1 m3,且通過(guò)泥漿池增量法發(fā)現(xiàn)氣侵時(shí)隔水管內(nèi)已集聚了大量氣侵氣體,導(dǎo)致井控風(fēng)險(xiǎn)增大。

2.2 不同泥線(xiàn)以下深度的影響

由于泥線(xiàn)以下深度(井深)的改變也會(huì)影響井底壓力和地層壓力,為了保證計(jì)算結(jié)果具有可比性,令不同泥線(xiàn)以下深度條件下的井底壓差維持恒定(1 MPa),即根據(jù)井深的變化對(duì)地層孔隙壓力做出相應(yīng)調(diào)整,其他參數(shù)均與圖1所計(jì)算的實(shí)例井一致。計(jì)算泥線(xiàn)以下不同深度條件下氣侵發(fā)生后氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量以及溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體到達(dá)位置,結(jié)果如圖5、6所示。

由圖5可知,氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量隨泥線(xiàn)以下深度的增加而增大,當(dāng)泥線(xiàn)以下深度小于2 800 m時(shí),溢流量小于1 m3。這是因?yàn)?當(dāng)水深一定時(shí),泥線(xiàn)以下深度越大,氣侵氣體在泥線(xiàn)以下的運(yùn)移路程越長(zhǎng),井筒內(nèi)所積聚的氣體越多,雖然存在深水高靜壓環(huán)境的壓縮效應(yīng),但積少成多的氣體會(huì)導(dǎo)致泥漿池增量逐漸增大。

圖5 不同井深(泥線(xiàn)以下深度)條件下氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量Fig.5 Overflow value when gas cut reaches subseawellhead under different well depths below mud line

圖6 不同井深(泥線(xiàn)以下深度)條件下不同溢流量時(shí)的氣體到達(dá)位置距泥線(xiàn)的距離Fig.6 Distance of gas position from mud line under different overflow value and well depths

由圖6可知,溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體與海底泥線(xiàn)的距離(在泥線(xiàn)上方為正,下方為負(fù))都隨井深的增大而減小,當(dāng)泥線(xiàn)以下深度大于2 800 m時(shí),溢流量為1 m3時(shí)的氣體還未到達(dá)海底井口處,但溢流量為2 m3時(shí)的氣體已在隔水管內(nèi)向上運(yùn)移了數(shù)百米。

由此可見(jiàn),當(dāng)水深為2 250 m時(shí),對(duì)于泥線(xiàn)以下深度小于約2 800 m的深水鉆井,泥線(xiàn)以下深度越小,越不利于現(xiàn)有泥漿池液面監(jiān)測(cè)法對(duì)深水鉆井氣侵的監(jiān)測(cè)。而淺層氣一般埋藏于泥線(xiàn)以下1 500 m范圍內(nèi),因此深水鉆井中需對(duì)淺層氣等引發(fā)的氣侵井控風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效預(yù)測(cè)和控制。

2.3 不同井底壓差的影響

計(jì)算不同井底壓差條件下氣侵發(fā)生后氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量以及溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體到達(dá)位置,其他參數(shù)均與圖1所計(jì)算的實(shí)例井一致，結(jié)果如圖7、8所示。

圖7 不同井底壓差條件下氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量Fig.7 Overflow value when gas cut reaches subsea wellhead under different bottomhole pressure differential

圖8 不同井底壓差條件下不同溢流量時(shí)的氣體到達(dá)位置距泥線(xiàn)的距離Fig.8 Distance of gas position from mud line under different overflow value and bottomhole pressure differential

由圖7可知,氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量隨井底壓差的增加而增大,當(dāng)井底壓差小于4.3 MPa時(shí)溢流量小于1 m3。這是因?yàn)榫讐翰钤酱?地層氣體進(jìn)入井筒環(huán)空的速度越快,導(dǎo)致氣體到達(dá)海底井口時(shí)井筒內(nèi)的氣侵氣體越多,從而更易引起泥漿池溢流量的增加。

由圖8可知,溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體與海底泥線(xiàn)的距離(在泥線(xiàn)上方為正,下方為負(fù))隨井底壓差的增大而減小。這是因?yàn)榫讐翰钤叫?地層氣體進(jìn)入井筒環(huán)空的速度越慢,從而使井筒環(huán)空內(nèi)所積聚的氣侵氣體體積達(dá)到1和2 m3的時(shí)間越長(zhǎng),即氣侵氣體在隔水管內(nèi)運(yùn)移的時(shí)間越長(zhǎng)。

由此可見(jiàn),對(duì)于深水鉆井,井底壓差直接影響到氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量及泥漿池增量到達(dá)1和2 m3時(shí)氣體在隔水管內(nèi)運(yùn)移的距離,因此精確的地層壓力預(yù)測(cè)以及合理的水力學(xué)參數(shù)控制對(duì)于深水鉆井氣侵井控十分重要。

2.4 不同地層滲透率的影響

通過(guò)調(diào)研,深水鉆井中儲(chǔ)層上部的地層以泥頁(yè)巖為主,高壓氣藏的地層滲透率一般小于50×10-3μm2,因此計(jì)算不同地層滲透率條件下氣侵發(fā)生后氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量以及溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體到達(dá)位置,其他參數(shù)均與圖1所計(jì)算的實(shí)例井一致,結(jié)果如圖9、10所示。

圖9 不同地層滲透率條件下氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量Fig.9 Overflow value when gas cut reaches subsea wellhead under different formation permeability

圖10 不同地層滲透率條件下不同溢流量時(shí)的氣體到達(dá)位置距泥線(xiàn)的距離Fig.10 Distance of gas position from mud line underdifferent overflow value and formation permeability

由圖9可知,氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量隨地層滲透率的增大而增大,當(dāng)滲透率小于44×10-3μm2時(shí)溢流量均保持在1 m3以下。這是因?yàn)榈貙訚B透率越小,地層氣體侵入井筒中的速率越慢,相同時(shí)間內(nèi)井筒內(nèi)積聚的氣體越少,導(dǎo)致氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量越小。

由圖10可知,溢流量為1和2 m3時(shí)的氣體與海底泥線(xiàn)的距離(在泥線(xiàn)上方為正,下方為負(fù))隨地層滲透率的減小而增大。這是因?yàn)?地層滲透率越小,地層氣體侵入井筒中的速率越慢,井筒內(nèi)氣體積聚到1和2 m3所用的時(shí)間越長(zhǎng),從而導(dǎo)致氣體在隔水管中運(yùn)移時(shí)間增大。

由此可見(jiàn),地層滲透率對(duì)深水鉆井氣侵的影響較大,地層滲透率越小,越不利于泥漿池液面監(jiān)測(cè)法對(duì)深水鉆井氣侵的監(jiān)測(cè)。

3 隔水管氣侵監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

分析可以得到如下認(rèn)識(shí):

(1)對(duì)于深水鉆井(水深大于800 m),深水的高靜壓環(huán)境會(huì)導(dǎo)致氣體到達(dá)海底井口時(shí)的泥漿池增量較小,多數(shù)情況達(dá)不到海洋鉆井手冊(cè)中規(guī)定的1 m3預(yù)警值。這意味著常規(guī)的泥漿池液面監(jiān)測(cè)法對(duì)于深水鉆井的氣侵早期監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)較為滯后。相反,由于多數(shù)情況下氣侵氣體到達(dá)泥線(xiàn)附近(隔水管底部)時(shí),溢流量均未超過(guò)1 m3,因此在隔水管處對(duì)氣侵進(jìn)行監(jiān)測(cè)能比常規(guī)方法更早的監(jiān)測(cè)到氣侵。

(2)泥線(xiàn)以下深度越小,越不利于現(xiàn)有泥漿池液面監(jiān)測(cè)法對(duì)深水鉆井氣侵的監(jiān)測(cè),深水鉆井中若鉆遇淺層氣(埋藏于泥線(xiàn)以下1 500 m范圍內(nèi))等淺部氣藏,利用現(xiàn)有的泥漿池液面監(jiān)測(cè)法難以及時(shí)監(jiān)測(cè)到氣侵。相反,由于泥線(xiàn)以下深度越小,氣體到達(dá)隔水管底部所用的時(shí)間越少,雖然此時(shí)泥漿池增量遠(yuǎn)未到達(dá)預(yù)警值,但已可在隔水管處監(jiān)測(cè)到。

(3)對(duì)于深水鉆井,井底壓差直接影響到氣體到達(dá)海底井口時(shí)的溢流量及泥漿池增量到達(dá)1和2 m3時(shí)氣體在隔水管內(nèi)運(yùn)移的距離,壓差越小越不利于泥漿池液面法監(jiān)測(cè)到氣侵。相反的,井底壓差對(duì)氣侵氣體到達(dá)隔水管的時(shí)間(氣體運(yùn)移速度)影響不大,因此井底壓差越小,在隔水管處監(jiān)測(cè)氣侵較常規(guī)方法的優(yōu)勢(shì)越明顯。

(4)地層滲透率對(duì)深水鉆井氣侵的影響較大,地層滲透率越小,越不利于泥漿池液面監(jiān)測(cè)法對(duì)深水鉆井氣侵的監(jiān)測(cè)。相反,地層滲透率對(duì)氣侵氣體到達(dá)隔水管的時(shí)間(氣體運(yùn)移速度)影響不大,因此地層滲透率越小,在隔水管處監(jiān)測(cè)氣侵較常規(guī)方法的優(yōu)勢(shì)越明顯。

總的來(lái)說(shuō),對(duì)于水深大于800 m、泥線(xiàn)以下深度小于2 800 m、地層滲透率小于50×10-3μm2的地層,在隔水管底部對(duì)氣侵進(jìn)行監(jiān)測(cè)比常規(guī)的泥漿池液面監(jiān)測(cè)法更具時(shí)效性?xún)?yōu)勢(shì),且水深越深、泥線(xiàn)以下深度越小,地層滲透率越小,井底壓差越小,該優(yōu)勢(shì)越明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

建立了深水鉆井井筒氣液兩相流計(jì)算模型,計(jì)算分析了不同工況下氣侵氣體在井筒中的運(yùn)移規(guī)律及其與溢流量的變化規(guī)律。從井筒多相流運(yùn)移規(guī)律和井控風(fēng)險(xiǎn)角度分析了隔水管超聲波監(jiān)測(cè)氣侵方法的可行性和優(yōu)勢(shì),確定了該氣侵監(jiān)測(cè)方法的適用工況條件。水深越深、泥線(xiàn)以下深度越小、地層滲透率越小、井底壓差越小,利用超聲波在隔水管處監(jiān)測(cè)氣侵的優(yōu)勢(shì)越明顯。目前鉆井多采用近平衡甚至平衡鉆井,井底壓差控制在較小范圍內(nèi),且淺層氣等危害性較大的高壓氣藏埋藏深度較淺、地層滲透率不高,這些因素都使隔水管氣侵監(jiān)測(cè)方法較常規(guī)方法具有更大的優(yōu)勢(shì)。