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油气上窜速度计算方法的改进与现场应用

更新时间:2009-03-28

0 引 言

油气上窜速度是指钻开油气层后,单位时间内油气上窜的距离,在油气井的钻探过程中,往往利用录取的后效资料,经过理论计算获得油气上窜速度[1]。油气上窜速度是现场油气层评价和井控安全评估的关键资料,准确计算油气上窜速度,对于评价油气水层、保证钻井现场井控安全以及提高勘探的整体效益具有十分重要的意义[2-4]。在实际工作中,油气上窜速度受多种因素影响,而传统的计算方法未能有效排除影响因素,导致与实际的油气上窜速度存在较大误差。这使得依据传统计算方法所得的油气上窜速度不能有效、合理地评价油气层和评估井控安全,甚至形成对井筒压差的误判,造成工程事故。为此,分析油气上窜速度计算影响因素,并有针对性地改进计算方法十分必要。

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1 油气上窜速度的影响因素

通过对钻探现场后效测定的多次试验与数据分析,对后效油气上窜速度的影响主要可以分为地质因素与非地质因素两大类。地质因素主要包括储集层的流体(油气)性质及其饱和度、孔隙度、渗透性、地层压力,地质因素是后效显示形成的根本原因,后效油气上窜速度的快慢则是对地质因素的客观反映,油气上窜速度的计算误差不受地质因素的影响;非地质因素主要包括钻井液性能(密度、粘度等)、起钻速度、下钻过程中钻具的排替作用。油气上窜速度反映的是在现有钻井液性能下油气的特性,在不大幅度改变钻井液性能的前提下油气上窜速度的计算是不受钻井液性能影响的。钻井现场为保障井控安全,严格控制起钻速度,而实践证明现场严控起钻速度后对后效油气上窜速度的影响可忽略不计。本文主要针对下钻过程中钻具排替作用对油气上窜速度的影响进行分析。

2 钻具排替对油气上窜速度计算的影响

钻具排替作用是指起下钻或短起下钻测后效期间,钻具下入后替换部分钻井液而导致油气侵(后效)液面上升的作用。钻具排替作用按照排替方式不同可分为开排和闭排。开排是指钻具组合未使用浮阀等内防喷工具,钻具水眼双向畅通,排替的体积等于钻具组合本体的体积;闭排是指钻具组合使用浮阀等内防喷工具,钻具水眼只能单向畅通,排替的体积等于钻具组合外径的体积。

青樱不觉苦笑,柔声道:“你生下三阿哥才三个多月,这样跟着我疾走,岂不伤了身子?”青樱见她身体姿孱孱,愈加不忍,“是我不好,没察觉你跟着我来了。”

在钻井施工中,现场计算油气上窜速度公式有“迟到时间法”和“容积法”,现场最常用的为“迟到时间法”[1](计算公式v=H/to)。但是,通过现场实践和验证发现该计算方法存在较大误差。原因在于当井眼空井时,地层内流体(油气) 进入井眼, 实际后效上窜高度为H,而当钻具下入后由于排替作用使后效上窜高度上升为 H。很明显, 如果不考虑钻具下入的影响, 即按传统的“迟到时间法”计算油气上窜速度, 就会错将H作为后效上窜高度H, 从而计算出的油气上窜速度v比实际偏大。而钻具开排和闭排两种方式所排替的体积不同,后效上窜高度不同,也就造成对油气上窜速度计算结果的影响不同。

3 油气上窜速度计算方法的改进

油气上窜速度的计算中不仅要考虑到钻具排替的影响[5-6],还要根据钻井现场实际情况,按照闭排与开排两种排替情况分别推导计算(推导过程从略)。

3.1 闭排方式

参见图1、图2,闭排下钻过程中,钻具的排替作用把井筒内的部分钻井液挤入环空,使后效上窜速度升高。测定的后效上窜高度H由实际后效上窜高度H和下钻排替作用使后效上升的高度H1两部分组成,即公式(2)。而下钻排替作用使后效上升的高度H1与钻具穿过原后效位置的下钻距离H2有关。

H=D2-(t1/t)D1

(1)

H=H+H1

(2)

H2=D1-D2+H

(3)

H1=φ22H2/(φ12-φ22)

(4)

在短起下钻的情况下,满足以下条件,钻具需从后效上部开始下钻,即(D1-D2+H)≤短起下钻的高度H,则由以上公式,推导出公式(5):

读万卷书,行千里路,是每个文人的梦想。但在那个时代,没有祖荫庇护,或是天上掉馅饼,只能是梦想。李白二十五岁时离家远游,一游就是十七年。游踪遍及长江、黄河下游地区,风景宜人处都留下深深的足迹。那足迹上留下的是诗名,还有散发着酒味、豪气,给人留下梦幻般的回忆。多么畅快的旅行啊!结交当地名士,或饮酒作诗,或邀伴同游,而且往往出手大方得惊人。

v =H/to

以YM区块的一口生产井YM 5-5井为例(表1),井眼241.3 mm,钻具外径139.7 mm,内径121.4 mm。

贵州红:观赏石界称马场石,主要产于黔中安顺市马场一带;质优者近于玉化,为观赏石中的珍藏品;石质为硅化杂岩,以红色为主色调。储量极小,已近枯竭,是收藏家猎取的重要对象。还有一种贵州红为近年发现的朱砂石(观赏石界称鸡血石),与贵州汞矿有关,开发前景大。

D2)]/[(12)to]

由此可见,洛伦兹力的分力f2的总的合力等于安培力,那就是说洛伦兹力的分力f2的宏观表现就是导体棒上所受到的安培力。因此安培力并不是所有洛伦兹力的叠加,而是洛伦兹力的一部分分力的矢量叠加。从数学上来说二者的关系如下:若我们把安培力作为集合A,洛伦兹力的叠加作为集合B,那么就可以说是B≠A,而A∩B=A就是A⊂B,其包含关系如图3所示。

(5)

不满足此条件的,公式(4)转变为H1=φ22H/(φ12-φ22),则可推导出公式(6):

v =H/to

以JY 3-1井为例(表2),井眼241.3 mm,钻具外径139.7 mm,内径121.4 mm。

-22)to]

除了通过实行包容性发展提升贫困人口的素质以外,政府还通过开发式扶贫干预,帮助贫困人口获得金融服务、技能培训、产业发展等机会,提高其我发展能力。

(6)

式中:H为实际后效上窜高度,m;v为油气上窜速度,m/h;t为迟到时间,h;t1为见后效时间,h;to为静止时间,h;φ1为钻头直径,mm;φ2为钻具直径,mm; D1为钻头位置,m;D2为油气层顶部深度,m;H为短下钻的井段距离,m;H1为下钻排替作用使后效上升的高度,m;H2为钻具穿过原后效位置的下钻距离,m。

  

图1 闭排下钻过程对后效的影响示意图

  

图2 闭排短下钻过程对后效的影响示意图

目前我国管理会计理念发展水平较低不仅体现在管理会计的应用水平上,还体现在管理会计的管理方面。对任何一个职务,除了其自身的职能外,还要注重对其的管理。一般来讲,许多企业中都应该有完善的整体管理体系,然而由于缺乏对管理会计的正确认识,导致许多企业中确实对管理会计的管理条例和管理机构,无法实现对管理会计的规范管理。

这种模式的主要特点:1)村合作社起主导作用;2)能够有效避免农户和农户之间不良竞争引发的纠纷;3)有利于村集体统一品牌形象的建立和招徕客源;4)抵御客源不足风险能力较农户个体经营强。

在短起下钻的情况下,同样需要满足以下条件,钻具需从后效上部开始下钻,即(D1-D2+H)≤短起下钻的高度H,由公式(1)、(2)、(3)、(7)推出公式(8):

= [(tD2-t1D1)(φ12-φ22+φ32)-t(φ22-

 

1 YM 5-5井油气上窜速度校正前后对比

  

序号井深m钻头位置m钻井液相对密度静止时间h油气层井段m迟到时间min见显示时间min钻具排替情况校正前上窜高度m上窜速度m·h-1校正后上窜高度m上窜速度m·h-1备注17057.06989.01.2768.56462.0~6481.0186128闭排1652.3724.1921.8913.527190.07189.51.275.66462.0~6481.0197163闭排513.3391.797.4317.4短下37190.07163.11.2751.66462.0~6481.0200142闭排1376.2126.7679.9513.247190.07189.51.267.16462.0~6481.0188155闭排534.4975.3111.4915.7短下57190.06581.81.2651.06462.0~6481.0175133闭排1459.8328.6930.3718.267190.06689.01.2658.56462.0~6481.0204149闭排1576.4126.9971.9416.6

(2)闭排短下钻

这个读书法有着鲜明的儒学特色,贯彻了儒学所强调的“学以成人”和“经世致用”思想,这也是与孟子提倡的士人“穷则独善其身,达则兼济天下”的社会存在方式是相对应的。到了明代,从小学(明代叫社学)开始,到科举求官,以朱熹《四书章句集注》为教科书,读书的过程是“证诸先觉,考诸古训,尊所闻,行所知”的历程,从小就开始这样反复训练,“日以义理浸灌其心”,长大了自然就可以达到使“心术归于正”的目标了。

井深7 190.00 m,闭排方式短下钻,钻头位置为7 189.50 m,井筒静止时间7.1 h,迟到时间为188 min,见显示时间为155 min,短下钻井段6 150.0~7 189.5 m;油气层归位井段6 462.0~6 481.0 m。校正前求出:油气上窜高度543.49 m,上窜速度75.3 m/h,井控安全时间为73 h;由校正公式(5)求出:油气上窜高度111.49 m(满足该式条件D1-D2+H=838.99 m<H=1 039.5 m),上窜速度15.7 m/h,井控安全时间为348 h。

通过油气上窜速度校正前后对比(表1)发现,闭排下钻过程对后效上窜高度、速度的影响大,尤其是在闭排短起下钻,井筒静止时间短的情况下,其影响特别明显,井控安全时间也相差很大。

3.2 开排方式

参见图3、图4,开排下钻过程中,钻具把井筒内的少部分钻井液挤入环空及钻具内,使后效上窜高度升高,但因钻井液除了挤入环空,一部分还进入钻具内,所以升高高度明显比闭排小。后效实测的上窜高度H由实际的后效上窜高度H和下钻使后效上升的高度H1两部分组成,即公式(2)。而下钻使后效升高的高度H1与钻具穿过原后效位置的下入距离H2相关,即公式(7):

H1=(φ22-φ32)H2/(φ12-φ22+φ32)

(7)

(1)闭排下钻

v =H/to

= [(tD2-t1D1)(φ12-φ22+φ32)-t(φ22-

φ32)(D1-D2)]/[(12)to ]

= [(tD2-t1D1)(φ12-φ22)-22(D1-

(8)

不满足此条件的,则公式(7)转变为H1=(φ22-φ32)H/(φ12-φ22+φ32),则可推出公式(9):

v =H/to

井深7 190.00 m,闭排方式下钻,钻头位置为6 689.00 m,井筒静止时间58.5 h,迟到时间为204 min,见显示时间为149 min,油气层归位井段6 462.0~6 481.0 m。校正前求出:油气上窜高度1 576.41 m,上窜速度26.9 m/h,井控安全时间为203 h;由校正公式(5)求出:油气上窜高度971.94 m,上窜速度16.6 m/h,井控安全时间为323 h。

φ32)H]/[(12-22+32)to]

(9)

式中:φ3为钻具内径,mm。

  

图3 开排下钻过程对后效的影响示意图

  

图4 开排短下钻过程对后效的影响示意图

= [(tD2-t1D1)(φ12-φ22)-22H]/[(12

 

2 JY 3-1井油气上窜速度校正前后对比

  

序号井深m钻头位置m钻井液相对密度静止时间h油气层井段m迟到时间min见显示时间min钻具排替情况校正前上窜高度m上窜速度m·h-1校正后上窜高度m上窜速度m·h-1备注16756.06736.01.2652.16382.0~6386.0143113开排1059.1320.3943.1618.126933.06932.21.2643.26382.0~6386.0136112开排673.1715.6572.7813.337000.06999.21.266.66462.0~6481.0180162开排162.7224.7105.2816.0短下47022.07021.01.2647.36462.0~6481.0197159开排759.3116.1684.1714.557236.07235.31.2621.26382.0~6386.0136106开排742.7235.0611.7528.9短下67236.07234.01.2662.26382.0~6386.0226163开排1164.5618.7999.0716.177236.07234.01.2664.06382.0~6386.0230170开排1035.1316.2880.2713.8

(1)开排下钻

井深7 022.00 m,开排方式下钻,钻头位置为7 021.00 m,井筒静止时间47.3 h,迟到时间为197 min,见后效时间为159 min,油气层归位井段6 462.0~6 481.0 m。校正前求出:油气上窜高度759.31 m,上窜速度16.1 m/h,井控安全时间为339 h;由校正公式(8)求出:油气上窜高度684.17 m,上窜速度14.5 m/h,井控安全时间为377 h。

(2)开排短下钻

作为当代的小学数学教师需要具备一定的创新能力,在实际的教学中需要保留传统教学中的一些优点,同时根据现在的学生的认知水平将一些先进的教学思想有效地融合到自己的课堂中。通过全新的信息技术手段不断地对自己的教学形式进行创新,通过教学模式的创新,促使学生在学习数学中得到全面发展。比如说在学习人教版五年级数学下册有关长方体和正方体的知识时,因为小学生的年龄特点,他们的抽象思维能力和空间能力还相对较弱,那么这时候我们就可以融入信息技术手段,通过直观的方式展示这些立体图形,方便学生进行理解和学习。让学生的学习效率得到大大的提升。

井深7 000.00 m,开排方式短下钻,钻头位置为6 999.20 m,井筒静止时间为6.6 h,迟到时间为180 min,见后效时间为162 min,油气层归位井段6 462.0~6 481.0 m。校正前求出:油气上窜高度162.72 m,上窜速度24.7 m/h,井控安全时间为221 h;由校正公式(8)求出:油气上窜高度105.28 m,上窜速度16.0 m/h,井控安全时间为341 h。

通过油气上窜速度校正前后对比(表2)发现,开排下钻过程对后效上窜高度、速度有一定的影响,其中在开排短起下钻,井筒静止时间短的情况下开排下钻的影响比较明显。

综上所述,通过油气上窜速度数据的校正前后对比,可以看出闭排下钻过程对后效上窜高度、速度的影响大;尤其是在闭排短下钻过程中,井筒静止时间短的情况下对油气上窜速度计算值影响很大。如果按照传统计算方法而不考虑钻具排替作用,油气上窜速度将被夸大,进一步影响钻井施工及井控安全所采取的措施;采用校正公式则可以有效地消除钻具排替作用的影响。

4 结 论

(1)影响油气上窜速度的因素可归纳为地质因素和非地质因素两大类,经实际计算与验证,非地质因素中的钻具排替作用是现场油气上窜速度计算存在误差的主要因素。因此计算油气上窜速度是否考虑钻具排替作用十分关键。

埃塞拥有战略性地理位置,处于非洲之角的中心,东与吉布提、索马里接壤,西与南北苏丹交界,南邻肯尼亚,北接厄立特里亚。属于内陆国,紧邻中东和欧洲。境内以山地高原为主,海拔跨度从低于海平面116 m的达纳吉尔凹地到海拔4 600 m的山区;斯达什恩峰海拔4 620 m,是非洲第4高峰,首都亚贝巴亚的斯海拔2 300多m。气温适中,气候宜人,全年平均气温接近20 ℃,低地地区为典型的亚热带和热带气候;全国年平均降水量为850 mm,高海拔地区降雨主要集中在2个季节:2—3月份的小雨季和6—9月份的大雨季。

(2)钻井施工中,往往使用内防喷工具,在考虑钻具排替作用对上窜速度的影响时,就需要分为开排和闭排两种情况。通过对钻具排替作用影响的分析,得出开排和闭排不同工况下油气上窜速度计算方法的改进公式,实践证明可以有效消除钻具排替作用带来的影响,有效减小资料误差。

参 考 文 献

[1] 张瑞强. 后效气录井油气上窜速度的准确计算[J]. 录井工程,2010,21(4):14-16.

[2] 王岩军. 依据后效资料判断K 81 井水层[J]. 录井工程,1999,10(1):66-67.

[3] 沈琛. 地质录井工程监督[M]. 北京: 石油工业出版社,2005:191-195.

[4] 岳志鹏,梁文云. 在钻井施工中如何深入利用后效录井资料[J]. 南方油气,2006,19(1):24-28.

[5] 孙先长,肖宗林,刘雁婷,等. 钻具下入对后效录井的影响分析[J]. 西部探矿工程,2010,11(7):51-53.

[6] 成萍,周文君,胥仁强,等. 气测后效油气上窜高度计算方法完善[J]. 录井工程,2010,21(1):26-28.

 
郇志鹏,邱斌,胡剑风,郇志程,高颂,曾杰
《录井工程》 2018年第01期
《录井工程》2018年第01期文献

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