斯伦贝谢专栏-应对复杂井喷的高级分析工具及用

时间:2018-08-24 16:18 来源:石油与装备 作者:孙国华
       斯伦贝谢地学软件专栏——

                          应对复杂井喷的高级分析工具及用法


       在处理高压高产气井等恶性复杂井喷事故的过程中, 新的挑战不断出现, 除了需要井控工程师具有丰富的经验外,还需要更先进的工具帮助解决疑难问题。特别是在由于受设备等限制,关井后尚未能求取地层压力,就开始放喷;或在压井过程中不能施加足够的回压达到井底平衡或过平衡的状态,在压井过程中继续溢流(称为动态压井);在动态压井过程中,地层产量是要考虑的重要因素之一,但大多情况下,在井喷现场没有井的产量数据。这些不确定因素,对制定动态压井方案造成很大困难。下面给出用斯伦贝谢的动态井控模拟分析软件Drillbench,解决这些复杂问题方法。
       Drillbench 软件基于30 多年研发和实践检验的动态多相流模拟器(OLGA), 它耦合了地层的产出和漏失模型,能够模拟井筒内复杂多相流流动和压井过程, 被各大著名井控服务商采用。在国内也获得高度赞誉。
       关井时获得地层压力、井喷后测量出产量( 绝对产量AOF),井筒泥浆已被喷空     这种情况是动态压井分析相对本文中其他2 种类型较容易,因为已知了地层压力和产量。但也超出一般的经验,也属于很难制定压井方案的井喷。压井方案包括:
● 限定回压在设备允许的范围
● 计算合理的排量- 保障井筒内液柱逐渐形成
● 计算最大泵压、套压变化趋势
● 计算关键参数- 井底平衡点,及压井需要全部泥浆量
       由于气体流速高和没有足够的回压,合理的排量就成为关键。排量低环空内就不能形成液柱,排量高会产生高摩阻或压漏地层,或受压井设备限制。如果参数控制不当,造成井口钻具内真空,在套压和悬重综合作用下,极易造成钻具挤毁(参见中石化西北局和斯伦贝谢共同发表的文章SPE183027《中国西部严重井涌井实例分析》)。

                  

                 图1 现场压井参数的模拟:排量较低,当气体到达井口后,泵压降为0,并且井筒内无法形成液柱


                 
                  图2 优化参数:需要较大的排量才能保障逐步形成液柱。大排量造成较高泵压
 
       关井时获得地层压力, 但没有产量数据, 井筒已被喷空  在这种情况下,需要仔细分析现场记录的数据,再通过Drillbench的模拟分析,得到井底压力(流压)、产气量。
       需要的现场循环数据:关键参数:排量、泵压、套压、节流阀开度
       常规参数:井身结构、钻具组合、泥浆密度、流变性、节流管汇尺寸
       在分析时,软件设定节流阀开度,排量、地层压力、产气量,得到泵压和套压;通过人工改变产气量,得到不同的泵压和套压,直到最后到得到匹配的地层产量。
       在获得地层的气产量后,就可以用第一种方法进行分析。这种情况需要一组匹配的数据点即可,即有一组排量、泵压、套压、节流阀开度数据得到匹配即可。当然也可用多组数数据,模拟得到一个更精细IPR 曲线。
             
          
                 图3 优化的参数:得到的井底平衡点。建立井底平衡时,用优化的排量注入207 方

       关井时没有获得地层压力,也没有测量产量, 井筒已经喷空  这种情况在上述第二种用法的基础上,至少需要再多模拟匹配一组现场数据,至少得到两组结果:(流压1,产量1),( 流压2,产量2),然后如图6 所示,完成绘图,求得地层压力和绝对产量。如果现场没有现成的数据,可以临时测试,测试方法推荐为:(1)改变泥浆泵循环排量(2)或改变节流阀开度改变后, 至少要在套压和立压均有反应; 推荐变化不低于5MPa。
      上述方法,均假设井筒已经喷空。这只是为了简化这些问题便于说明。实际上,Drillbench 可以模拟复杂的压井过程。包括溢流检测、关井、不同密度的泥浆和不同排量循环、正循环、反循环等。当需要模拟求出地层的信息时,需要一个稳定过程即可。
      如果有井漏的存在, 一般情况下可以根据现场资料发现漏失前后的泵压和套压以及排量,可以用Drillbench 模拟得到地层的漏失系数,它相当开发系统所用的吸水系数。这时,除了上述现场记录的数据外,还需要测量泥浆的返出流量。
 
        
                 图4 优化的参数:全部气体排出需要520 方泥浆

           
                 图5                                     图6
 
                图5 某井4860 米,地层压力90MPa,1.8的泥浆循环排量3.3L/s,给定20% 的节流阀开度,得到不同的气量时对于的泵压和套压
                图6 通过Drillbench 模拟得到两个结果点,用直线型IPR 曲线,推算井底压力和绝对产量

 
结束语
     Drillbench 软件提供的井喷分析功能,能够帮助解决复杂的问题,帮助工程师理解难题,制定合理的压井方案。


  本刊原创内容,转载请注明内容来源《石油与装备》


斯伦贝谢软件微信公众号:



 


 

战略合作
战略合作 全球石油化工网 世伟洛克 北京石油展 API 斯伦贝谢