控压钻井中三相流体压力波速传播特性_孔祥伟

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一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法

一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法刘欣欣1 ，印兴耀1 ，张峰2( 1．中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛 266580; 2．中国石油大学地球物理与信息工程学院，北京 102249)摘要: 根据岩石物理理论，使用相关岩石物理模型分别计算岩石基质、干燥岩石骨架以及饱和岩石的弹性模量，进而计算碳酸盐岩储层的横波速度。

基于碳酸盐岩孔隙的形状和连通性，将孔隙划分为孔洞、粒间孔隙、裂隙及泥质孔隙四种类型，对应地分别计算各类孔隙的纵横比和孔隙度，确定碳酸盐岩储层孔隙微结构参数。

提出基于自适应遗传算法的矿物组分弹性模量计算方法，使用实测纵波速度作为约束条件反演求取岩石矿物组分的体积模量和剪切模量，确定碳酸盐岩储层的岩性参数。

将该横波速度计算方法用于实际研究区的测井资料，取得了较好的效果，证明了方法的有效性，为复杂碳酸盐岩储层预测提供了有利的帮助。

关键词: 地球物理勘探; 油气储层; 岩性; 碳酸盐岩储层; 横波速度; 矿物组分弹性模量; 孔隙微结构; 遗传算法中图分类号: P 631. 4文献标志码: AS-wave v e l oc i t y e s t i m a t i o n method in c a r b o na te r e s e r v o irLIU X i n -x i n 1，YIN X i ng -ya o 1，ZHA NG Feng2( 1． Sc h oo l of Geo s c i e n ce s in C h i na Un i ver s i ty of P etro l e um ，Q i ngda o 266580，C h i na ;2． Co ll e g e of Geop h y s i c s and I n fo r ma t i o n Eng i n eer i ng in C h i na Un i ver s i ty of P etro l e um ，Be i j i ng 102249，C h i na )Ab st r a c t : Based on rock physics theory ，the elastic modulus of rock matrix ，rock frame and the velocities of saturated car - bonate rocks were ca l cu l a t ed ． Considering pore shape and connectivity ，pores of carbonate rocks were divided into four t ypes : vugs ，interparticle pores ，cracks and shale p o res ． The aspect ratio and porosity of each pore type were ca l cu l a t ed ． An i n v er - sion method based on adaptive genetic algorithm was pr o p o sed ． The bulk and shear modulus of mineral components were i n - versed using measured P -w a v e velocities as a c o ns t ra i n t ． Based on this description of mineral compositions and pore m i cr o - s t ruc t ure ，S -w a v e velocities were calculated using Patchy saturation mo de l ． The S -w a v e velocity estimation method was ap - plied to actual logging data ，and the favorable results were o b t a i ned ． The method can provide benefit for complex carb o na t e reservoir pred i c t i o n ．K e y wo r d s : geophysical pr o spec t i ng ; petroleum reser vo i rs ; m o du l us ; pore m i cr o s t ruc t ure ; genetic algorithmli t h o l o gy ; carbonate reser vo i r ; S -w a v e v e l o c i t y ; mineral e l as t i c 段，许多学者通过岩石物理试验和分析建立了多种经验关系［3-4］及理论模型［5-7］。

不同因素作用下致密灰岩声波特性和孔压关系研究

不同因素作用下致密灰岩声波特性和孔压关系研究孙元伟;常鑫;陈冲;杨佳【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)027【摘要】灰岩的成岩作用复杂,常规的孔隙压力预测方法不再适用;可以利用灰岩的声波性质和孔压之间的关系来实现孔压的预测.为了探究致密灰岩声波特性和孔压之间的关系,对苏里格气田马五组灰岩岩样进行了声波特性试验,研究了孔隙度、层理、围压和轴压等不同影响因素作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律及其产生的原因.实验结果表明,灰岩的孔隙度与渗透率没有特定关系;纵横波波速与孔压的关系呈现规律性变化.当孔压较小时;纵横波波速变化较小,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速随孔压的增大而迅速减小,这种现象可以通过有效应力来解释.随着孔隙度的增加,纵横波波速会呈现非线性减小;平行层理方向纵横波波速要大于垂直层理方向,因为平行层理方向声波阻抗小;不同围压和轴压作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律相似,并且在孔压较小时,纵横波波速相差不大,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速之间差距变大.【总页数】6页(P148-152,162)【作者】孙元伟;常鑫;陈冲;杨佳【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;华东石油工程公司测井分公司,扬州225002【正文语种】中文【中图分类】P313.1【相关文献】1.冲击荷载作用下饱和粉土孔压发展规律及液化特性研究 [J], 乔莹莹;冯文凯;杨翔2.不同影响因素下致密灰岩声波特性研究 [J], 程远方;孙元伟;常鑫;时贤;许瑞3.地铁行车荷载作用下粉质黏土累积孔压特性研究 [J], 赵中华;雷勇4.变有效应力条件下致密砂岩声波特性实验研究 [J], 庞留法5.多振次循环动荷载作用下软黏土变形与孔压特性试验研究 [J], 杨爱武;钟晓凯;张兆杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

井筒中起下钻过程的两相波动压力研究

井筒中起下钻过程的两相波动压力研究孔祥伟;袁骐骥;邱伊婕;毛良杰【摘要】为避免井下井喷、井漏、井塌等复杂情况和事故的发生，在钻井设计和施工时应考虑起下钻作业中产生的波动压力的影响。

实际工况中，钻井流体多以气液两相流的形式出现，而以往的波动压力计算模型将钻井流体作为单相液流，存在一定的误差。

本文以气液均相流为研究对象，通过理论推导，建立了井筒起下钻或下套管过程中，以气液两相形式存在的钻井液的粘滞性产生的波动压力预测模型，编制了气液两相波动压力预测软件，对不同工况下的起下钻波动压力进行了预测，绘制了不同情况下波动压力系数变化规律图，并与油田钻井实例进行对比，结果表明，该预测模型对钻井现场的起下钻速度控制有一定的指导作用。

【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(037)010【总页数】5页(P257-261)【关键词】两相流；气液均相流；波动压力；预测模型；起下钻过程；竖直井【作者】孔祥伟;袁骐骥;邱伊婕;毛良杰【作者单位】西南石油大学研究生院;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学，四川成都,610500;西南石油大学研究生院;西南石油大学研究生院【正文语种】中文【中图分类】TE242在实际工况中钻井流体常常以气液两相流的形式出现,以往的波动压力求解仅考虑了液体单相流,与实际情况存在一定的误差。

为此,有必要以气液两相波动压力为研究基础,从理论上推导并建立了直井起下钻或下套管过程中钻井液气液两相情况下流体粘性所产生的波动压力计算模式。

井筒内水力系统的基本力学模型如图1所示。

在建立井内水力系统力学模型的微分方程时,取一维流段dz作为研究对象,井筒直径为D,过流断面的面积为A,沿着井筒环空方向均相模型中,采取了以下几个假定:(1)井底为刚性;(2)管柱在任意井深位置以变速度V p(t)运动,井内水力系统各流道中,流体流动为一元流动;(3)气相滑差=0,真实含气率与体积含气率相等,真实密度与流动密度也相等;(4)两相介质已达到热力学平衡状态,压力、密度等互为单值函数;(5)略去已下套管周围水泥和地层对套管弹性的影响;(6)考虑粘附速度时不考虑顶替速度的影响,不考虑粘附引起的压力损失。

控压钻井井下不可测变量的非线性估计

尽管目前随钻环空压力测量装置pwd性能已经有了很大的提高但其信号传输速率较慢更新速率大于20s存在传输滞后泥浆速率低下不可用可靠性差等问题并且在井下恶劣的工作环境下pwd自身可能发生故障租用费用高因此获得可靠实时准确的井底压力值在工程上仍然存在难度
第 37卷第 12期
石
油
学
报
V o l.37 Dec.
摘要：控压钻井井下流量和压力的变化是判断井下工况的重要标志。从准确估计井下流量和压力的角度出发，以井筒为对象建立
井下三阶动态模型，该模型中含有未知参数和未知状态，模型中摩擦因数项作为未知参数变量，井下流量和压力作为未知状态变量。以此模型为基础，建立李雅普诺夫函数，设计一种全新的非线性状态观测器，估计井下未知参数和未知状态，同时保证观测器估计误差收敛到零。利用钻井数据和井筒模拟器，分别在不存在建模误差和存在建模误差的条件下对非线性状态观测器进行仿真，两种条件下的仿真结果表明，该观测器均能够快速、实时、准确地估计井下流量和压力。
X u B a o ch a n g 1 M eng Y u 1 L iu W e i 2
(1. G e o p h y s i c s a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g C o l l e g e , C hina U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m ， B e i j i n g 1022A~9， C h in a ; 2. CN PC D r i l l i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e i j i n g 102206 ， C h in a) A bstract ： The change of down-hole flow and pressure is an important symbol that has used to determine down-hole drilling condition in managed pressure drilling. Based on the accurate estimation of down-hole flow and pressure, a three-order down-hole dynamic model was established taking wellbore as the subject, which has unknown parameters and unknown states. In this model, friction factor is the unknown parametric variable, and down-hole flow and pressure are the unknown state variables. Based on this model, a Lyapunov function was established to design a new nonlinear state observer which can estim ate down-hole unknown parameters and unknown states, thus ensuring that estimation error of the observer can be converged to 0. Using drilling data and a wellbore sim ula tor , the nonlinear state observer was simulated under the condition of model error or no model error. The simulation results under the two conditions show that the observer can estimate down-hole flow and pressure in real time rapidly and accurately. Key words ： managed pressure d rillin g ；dynamic model；nonlinear observer ；state estim ation ；model error

压力波在管道中传播的特性及其应用

压力波在管道中传播的特性及其应用压力波是一种由于突然的能量释放而引起的瞬时压力变化，在管道中的传播具有一系列特性和应用。

本文将详细介绍压力波在管道中传播的特性以及其在不同领域的应用。

一、压力波的基本特性压力波的传播速度取决于介质特性和波的类型。

在管道中传播时，压力波的传播速度可以通过管道的弹性模量、密度和截面积等参数来计算。

此外，压力波具有反射、折射和干涉等传统波动的特性。

二、压力波在管道中的应用1. 非破坏性检测压力波可以用于管道的非破坏性检测，例如检测管道中的裂缝、漏洞等。

当压力波遇到瑕疵时，会产生反射和散射，通过检测波形的变化可以判断管道中存在的缺陷。

2. 油气行业中的应用在油气行业中，压力波可以用于油井测试和油藏评估。

通过注入压力波到井中，可以测量油井的产能和储量，并评估油藏的压力分布和渗透率等参数。

3. 泵送管的故障诊断压力波还可用于泵送管的故障诊断。

由于泵送管的磨损或堵塞导致流量突然变化，会产生压力波。

通过分析波形的特征和传播速度，可以判断出发生故障的位置和程度。

4. 水力水库中的应用在水力水库中，压力波可以用于控制和调节水位。

通过控制泄水管道中的压力波传播速度，可以实现准确的水位调节和溢洪控制。

5. 制造业中的冲击波清洗压力波也被广泛应用于制造业中的冲击波清洗。

通过产生高压冲击波，可以清除设备表面的污物和杂质，提高生产效率和产品质量。

6. 医疗领域中的诊断和治疗在医疗领域中，压力波被应用于超声诊断和体外震波碎石治疗等。

通过发射高频压力波来获取人体内部的影像，并以聚焦的方式将压力波应用于肾结石等疾病的治疗。

三、结论压力波在管道中传播的特性使得其在多个领域具有广泛应用。

通过对压力波的分析和利用，我们可以实现非破坏性检测、油气行业的评估、故障诊断、水力水库的控制、制造业中的清洗以及医疗领域的诊断和治疗。

压力波的研究和应用不仅可以提高工程和生产的效率，还对推动科学技术的发展具有重要意义。

钻井环空中赫巴流体内气泡的上升速度

钻井环空中赫巴流体内气泡的上升速度尹浚羽;周英操;张辉;蒋宏伟;朱磊【摘要】气泡在钻井环空中的运动规律是井筒多相流的一个研究重点，气泡上升速度则是其中的一个关键参数。

井筒内各流型内气泡/气体上升速度的准确性很大程度上影响了井筒多相流描述的精确性。

为此，按照含气率对环空流型进行了划分，对各流型气泡的运动行为进行了分析。

系统地总结分析了单气泡在无限流域中的滑脱速度及气泡纵横比的计算方法。

利用赫巴流变模式对气泡周围表观黏度进行了修正，通过实例对比分析单气泡在赫巴流体内滑脱速度几个计算公式，认为Rodrigue公式相对于Harmathy公式来说是极大的提高，能适应不同形状的气泡，可作为泡状流流域气泡滑脱速度计算的首选公式。

通过对单气泡滑脱速度进行含气率、尺寸和井斜修正，得出了环空中各流型的气体滑脱速度计算方法，过渡流型的气泡滑脱速度则采用线性处理，并对环空气泡滑脱速度随含气率变化关系进行了实例分析。

最终通过漂移流模型给出了计算环空气泡上升速度的方法。

%Bubble motion laws in drilling annulus is an important part of borehole multiphase flow research. Among which bubble rise velocity is a key parameter. The accuracy of borehole multiphase flow description highly depends on the accuracy of bubble/gas rise velocity of each flow pattern. In the view of this,according to the void fraction,the drilling annulus flow is divided into four patterns and then the analysis of bubble or gas motion characteristicof every pattern is carried out. The calculation methods of single bubble slip velocity and aspect ratio in Infinite media are summarized. Apparent viscosity round bubbles has been corrected through the Herchel-Bulkley reheology model. Through the contrastive analysis of case study amongseveral formulas of single bubble′s slip velocity in Herchel-Bulkley fluid,the Rodrigue′s formula is considered as an improvement compared to theHa rmathy′s formula and can be the optimal formula of bubble rise velocity in bubbly flow pattern. The modification of calculation formulas of bubble slip velocities with regard to void fraction,bubble size and the angle of borehole has been adopted to correct the slip velocities in four flow patterns. For the bubble slip velocity in the transforming pattern,the liner method is proposed. The case study is applied in the relationship between bubble rise velocity and void fraction. Finally,bubble rise velocity can be acquired through the method of drift model.【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】9页(P135-143)【关键词】钻井环空流型;赫-巴流体;气泡滑脱速度;漂移流模型;气泡上升速度【作者】尹浚羽;周英操;张辉;蒋宏伟;朱磊【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院，北京昌平 102206; 中国石油大学北京石油工程学院，北京昌平 102249;中国石油集团钻井工程技术研究院，北京昌平 102206;中国石油大学北京石油工程学院，北京昌平 102249;中国石油集团钻井工程技术研究院，北京昌平102206;中国石油集团钻井工程技术研究院，北京昌平 102206; 中国石油大学北京石油工程学院，北京昌平 102249【正文语种】中文【中图分类】TE254;O359.1气泡上升运动规律一直是热点研究问题。

Casson流体轴向同心环空中速度及温度分布研究

Casson 流体轴向同心环空中速度及温度分布研究李兆敏张平黄善波董贤勇张绍东(石油大学（华东）石油工程学院山东东营 257061)摘要将非牛顿流体动量方程、能量方程与Casson 流体的本构方程相结合，推导出了Casson 流体在轴向同心环空中的速度及温度分布公式。

数值研究结果表明，由于Casson 屈服应力c τ的作用，轴向同心环空内存在柱塞流动，柱塞的大小与Casson 屈服应力c τ成正比，与压力梯度Lp *∆成反比。

在其它相同条件下，柱塞速度随环空尺寸的增大而增大。

柱塞内温度呈对数曲线变化，柱塞外侧温度与内侧温度不相同，从柱塞边界到管壁温度，温度逐渐减小。

越靠近管壁，温度降低幅度越大。

主题词 Casson 流体环空管流速度分布温度分布1.前言在石油工业中，经常会遇到非牛顿流体，例如，我国多数油田生产的“三高”原油、在石油开采中用到的钻井泥浆及“三次采油”中大量使用的聚合物水溶液等液体，均为非牛顿流体。

非牛顿流体的流动往往与传热联系在一起［1］，因此研究非牛顿流体在圆管、环空中的流动及传热规律，具有重要意义。

而已进行的研究表明，对非牛顿流体流动特性研究的比较多，由于能量方程和动量方程相耦合而引起的数学求解的复杂性，文献调研发现研究者对其传热规律的研究相对较少。

李兆敏、王渊等［2］研究了宾汉流体在环空中流动时的速度分布规律；蔡均猛、张国忠［3］得出了圆管卡森流体的速度及温度分布；钟鑫、孔庆祥［4］推导了卡森流体轴向同心环空速度分布，但是没有进一步分析其柱塞流动的特点，也没有对其温度分布进行研究。

为此，选取一种典型的非牛顿流体－Casson 流体作为研究对象，将其本构方程和非牛顿流体方程动量方程、能量方程相结合，推导并分析其在轴向同心环空流动情况下的速度和温度分布。

研究结果不仅丰富了流体力学和传热学的理论，同时对有关石油工程、化学工程中非牛顿流体的流动及工程应用具有一定的指导意义。

控压钻井中三相流体压力波速传播特性_孔祥伟

第46卷第6期力学学报V ol.46，No.6 2014年11月Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics Nov.，2014研究论文控压钻井中三相流体压力波速传播特性1)孔祥伟∗,†,2)林元华†,3)邱伊婕†∗(大庆师范学院化学化工学院，大庆163000)†(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500)摘要考虑虚拟质量力、相间阻力、气相溶解度及滑脱速度等因素，在双流体模型基础上，建立了控压钻井中油--气--钻井液三相流体压力波速模型.将溢流气体视为气相，将溢流油相及钻井液相视为液相，液相弹性模量及密度等参数为油相及钻井液相中各参数的加权和，利用半隐式差分及小扰动理论等数学方法，借助计算机编程对其求解.结果表明，当井底气侵量从0.36m3/h增至3.6m3/h，波速减小峰值为498.59m/s，而相同的油侵增加量，波速呈缓慢减小趋势，波速减小峰值为19.21m/s；当回压从0.1MPa增至9.0MPa，波速呈增大趋势，波速增大峰值为233.15m/s；不考虑虚拟质量力，在低频段引起的波速误差呈增大趋势，在高频段引起的波速误差峰值稳定于10.03%.关键词控压钻井,频率,压力波速,虚拟质量力,油--气--钻井液三相中图分类号：TE21文献标识码：A doi：10.6052/0459-1879-14-093引言近年来，气液两相流广泛存在于钻井、管道输送等许多石油工业领域[1-2].由于两相流中气液两相界面相互作用、相对速度、密度及黏度的物性差异等因素，使多相流波速传播特性研究更复杂化[3-6].压力波速不仅是波动理论计算基础，更是衔接波动压力与稳态压力桥梁.在钻井中对压力波速的研究，不仅能拓展压力波速研究领域，更可解决钻井设备瞬动(如节流阀调节、起下钻及停开泵等)引发的波动压力数值精确计算问题[7-9].掌握压力波速变化规律，不但可合理设计两相流输运系统，更可对多相流可靠分析、测量技术等提供重要价值，可减少资源浪费、准确检测管道泄漏、降低检测成本.1947年，Carstensen等[10]提出了压力波速求解问题，用实验方法测量了压力波速；1969年Wal-lis[11]推导出关于均质流、分层流波速公式；1981年，Nguyen[12],Cheng等[13]针对弹状流，深入研究压力波速，得出了关于弹状流中波色散理论；1988年Ruggles等[14]假设一些条件，计算出均质流、单相流模型波速.1998年Lee等[15]，按照多相流流型的变化给出了压力波速公式.至今压力波速研究从未间断[16-19]，然而这些研究大多局限于水平管内，在钻井中，三相流体压力波速的研究相对较少.笔者在总结前人对双流模型研究的基础上[20-24]，将双流模型应用至控压钻井水力循环系统中，建立了油--气--钻井液三相流体压力波速模型，给出了井底发生油相及气相溢流情况下压力波速求解方法，分析了压力波速沿环空传播特性，能为控压钻井水力学计算、测井及节流阀动作计划等提供参考.1模型建立1.1三相流体运移模型油--气--钻井液三相流体连续方程为∂Akρkφk∂t+∂Akρkφk v k∂s=0(1)式中，A为环空截面积，ρk为油/气/钻井液相密度，φk为油/气/钻井液相体积分数，v k为油/气/钻井液相速度，k为油/气/钻井液相，t为时间，s为环空长度.油--气--钻井液三相流体动量守恒为2014–04–02收到第1稿，2014–06–19收到修改稿.1)国家自然科学基金(51274170)和国家科技重大专项基金(2011ZX05022-005-005HZ)资助项目.2)孔祥伟，博士.主要研究方向：控压钻井及井筒复杂多相流动.E-mail：m138********@3)林元华，教授，主要研究方向：管柱力学研究.E-mail：yhlin28@888力学学报2014年第46卷∂Akρkφk v k∂t+∂Akρkφk v2k∂s+Agkρkφk+∂(Ap)∂s+Ap f=0(2)式中，g为重力加速度，p f为摩阻梯度.地层渗漏模型为Q=2.64×10−20Kh(p2p−p2b)(0.8+lnξ)((T e−255)zµg)(3)式中，ξ=max10,1.47×10−9tr2wKcφgµg，h为储集层裸露厚度，p p为原始地层流体压力，p b为井底压力，µg为气体黏度，r w为井眼半径，K为地层渗漏率，T e为温度，z为压缩因子，c为综合压缩系数.1.2双流体压力波速模型环空内气/液相连续方程为∂∂t (φψρψ)+∂∂x(φψρψvψ)=0(4)环空内气/液相动量方程为∂∂t (φψρψvψ)+∂∂x(φψρψv2ψ)=−∂∂x(φψρψ)+∂∂xφψ(τfrψ+τReψ)+Mψi−4τψD(5)式中，φψ为气/液相空隙率，vψ为气/液相速度，τfrψ为气/液相剪切力，τReψ为气/液相雷诺应力，Mψi为气/液相界面动量交换，τψ为气/液相管壁剪切力，ρψ为气/液相密度，D为环空有效直径.当ψ为气相时，界面动量交换量为M gi=−M ndli −M dli+(τfrli+τReli)∂φl∂x+∂(φσs)∂x+∂(φp g)∂x −∂(p l)∂x(6)式中，M ndli 为液相非拖拽力动量交换，M dli为液相拖拽力的动量交换，τfrli 为液相界面剪切力，τReli为液相界面雷诺应力，σs为表面张力，p g为气相压力，p l为液相压力.当ψ为液相时，界面动量交换量为M li=M ndli +M dli+p li∂(φl)∂x−(τfrli+τReli)∂φl∂x(7)式中，p li为液相拖拽力引起的压力.非拖拽力引起的界面动量交换量为M ndli =c vmφgρl a vm−0.1φgρl u r∂u r∂x−0.1ρl u2r∂φg∂x(8)式中，c vm为虚拟质量力系数，αvm为虚拟质量加速度，u r为气相滑脱速度.拖拽力引起动量界面交换量为M dLi=38c Drρlφg u2r(9)式中，c D为相间阻力系数，r为气泡直径.1.3环空多相流辅助方程考虑气体溶解度油相体积系数为[25]B o=0.976+0.000125.612γgsγos0.5R s+2.25T e+401.2(10)气相在油相溶解度为R s=0.021γgs[(p+0.1757)10(1.7688/γos−0.001638T)]1.205(11)式中，r os/r gs为标况下油/气相对密度，T e为温度.2模型求解及验证2.1三相流体运移模型求解将环空离散为n个网格，沿井底向井口逐个网格求解.钻井液相连续方程差分格式如下(Av sm)n+1i+1−(Av sm)n+1i∆s=(Aφm)ni+(Aφm)ni+1−(Aφm)n+1i−(Aφm)n+1i+12∆t(12)溢流油连续方程差分格式如下Av soB on+1i+1−Av soB on+1i∆s=Af soB oni+Af soB oni+1−Af soB on+1i−Af soB on+1i+12∆t(13)溢流气相连续方程差分格式如下[A(ρg v sg+ρgs R s v so/B o)]n+1i+1−[A(ρg v sg+ρgs R s v so/B o)]n+1i∆s=[A(ρgφg+ρgs R sφo/B o)]ni+[A(ρgφg+ρgs R sφo/B o)]ni+12∆t−[A(ρgφg+ρgs R sφo/B o)]n+1i+[A(ρgφg+ρgs R sφo/B o)]n+1i+12∆t(14)动量方程差分格式如下(Ap)n+1i+1−(Ap)n+1i=ζ1+ζ2+ζ3−∆s2[(Ap f)n+1i+(Ap f)n+1i+1](15)第6期孔祥伟等：控压钻井中三相流体压力波速传播特性889这里ζ1，ζ2，ζ3表示为ζ1=∆s2∆t[A(ρm v sm+ρo v so+ρg v sg)]ni+[A(ρm v sm+ρo v so+ρg v sg)]ni+1−[A(ρm v sm+ρo v so+ρg v sg)]n+1i−[A(ρm v sm+ρo v so+ρg v sg)]n+1i+1(16)ζ2=Aρmv2smφm+ρg v2sgφg+ρo v2soφon+1i−Aρmv2smφm+ρg v2sgφg+ρo v2soφon+1i+1(17)ζ3=−g∆s2A(ρgφg+ρmφm+ρoφon+1i+A(ρgφg+ρmφm+ρoφo) n+1i+1(18)式中，v sm，v so，v sg分别为钻井液，地层油及地层气滑脱速度.2.2压力波速双流体模型求解对双流体式(4)与(5)微分处理，用泰勒公式将其变形为向量形式为F i(X+δX)=F i(X)+Nj=1∂F i∂x jδx j+o(δX2)(19)式中，J=Nj=1∂F i/∂x j(i=1,2,3,4).式(19)可变形为如下向量形式F(X+δX)=F(X)+J·δX+o(δX2)(20)根据小扰动原理得X=X0+δX·exp[i(wt−kx)](21)式中，X为包含(φg,p,u g,u l)T的任一向量.忽略二阶小量，对扰动后的方程求解，得到一元四次方程组，根据方程组有解的条件，由Cramer法则得ρg+c pφgρlu2rc2gwφgc2g1−c pφl]u2rc2lw−φgρg k+2c pφgφlρlu rc2lw22c pφgφlρlu rc2lw −ρl wwφlcl0−kφlρlρl u2r k−φg c p+c r−c i+c m2−φg k1−φlc p u2rc2l+c iu2rc2lφg(ρg+c vmρl)w−i34c Drρlφg u r+4Df gρg v g−c vmφgρl w+i34c Drρlφg u rρl u2r k(φl c p−2c r−c m2)−kφl+c rφgu2rc2l−c vmφgρl w+i34c Drρlφg u rρl[φl+φg c vm]w−i34c Drρlφg u r+4Df lρl v l=0(22)式中，c p为0.25，c g为气相压力波速，c l为液相压力波速，k为波数，c r为0.2，c i为0.3，c m2为0.1，f g为摩阻系数.对行列式(22)求解，可得压力波速的解为c(T e,p,t,φ,w)=|w/R+(k)−w/R−(k)|2(23)式中，R+(k)为复系数方程k波数的实部，R−(k)为复系数方程k波数的虚部，k为波数.2.3控压钻井中波速求解双流体模型的波速求解中，将溢流气体视为气相，将溢流油相及钻井液相视为液相.液相弹性模量、密度等参数为油及钻井液相中各参数的加权和，其中液相弹性模量的加权为E l=1φo/E o+φw/E w(24)式中，E l为液相弹性模量，E o为油相弹性模量，E w 为钻井液相弹性模量，φo为油相含油率，φw为钻井液相持液率.液相密度加权为ρl=φoρo+φwρw(25)式中，ρl为液相密度，ρo为油相密度，ρw为钻井液相密度.由式(24)及式(25)可得油-钻井液两相的液相890力学学报2014年第46卷波速为c l=E lρl1+E l DξE p e(26)式中，E l为液相弹性模量，D为管道直径，E p为管道弹性模量，e为管壁厚度，ξ为关于泊松比的量.计算中考虑气体在油相中溶解度，利用差分方法求解式(1)及式(2)，可得到任意时刻不同井深空隙率、压力、气相滑脱速度及温度，利用式(3)及式(4)可得任意时刻不同井深压力波速，借助VC++计算机语言对其编程求解，具体压力波速求解流程见图1所示.图1波速求解流程图Fig.1Solvingﬂowchart diagram of wave velocity2.4模型验证在4000m高温高压环空中，实现油--气--钻井液三相压力波速检测实验难度较大，笔者采取与前人数据对比的方式，验证双流体模型在钻井应用中的正确性.由于油--气--钻井液三相压力波速的实验较少，因此计算中未考虑油相，如果气--液两相波速同前人数据对比一致，仍可说明双流体模型在钻井中应用的正确性.为了与文献[26]对比，笔者选用的计算条件为：水基钻井液密度为1000kg/m3，气相密度为0.9kg/m3，钻杆外径为127mm，压力为30MPa，温度为70◦C，频率为50Hz，未考虑虚拟质量力的存在，如图2(a)所示，与文献[26]计算的高压环境下气-液两相压力波速对比，取得了一致性.文献[27]设计了垂直环空气--液两相流实验装置，并用实验方法得到了低压环境下的气--液两相流波速，为了与文献[27]对比，笔者选用的计算条件为：水基钻井液密度为1400kg/m3，气相密度为0.29kg/m3，频率为(a)与前人计算数据对比(a)Comparison with calculate data(b)与前人实验数据对比(b)Comparison with experimental data图2Fig.250Hz，压力为0.1MPa，并考虑虚拟质量力的存在，与文献[27]实验方法测得的低压环境下气-液两相压力波速对比，如图2(b)所示，仍取得了一致性.3三相流体压力波速传播特性分析以四川省境内的某实验井为例，该井钻至4000m时，钻柱组合为Φ215.9mm钻头+Φ177.8mm钻铤(内径78mm)×200m+Φ127mm钻杆(内径108.6mm)，喷嘴组合为：J1=12mm，J2=12mm，J3=13mm，钻井液密度为1460kg/m3，溢流油(标况)密度为810kg/m3，管柱弹性模量为2.07×105MPa，管柱泊松比为0.3，粗糙度为0.0015mm，大气压为0.101MPa，钻井液排量为100.8m3/h，油相溢流量为3.6m3/h，气相溢流量为3.6m3/h，频率为50Hz，回压为0.1MPa.图3∼图11中：BP为回压；T为溢流发生时第6期孔祥伟等：控压钻井中三相流体压力波速传播特性891间；Q o为油相溢流量；Q g为气相溢流量；Re为考虑虚拟质量力；w为频率；H为井深；φ为空隙率.3.1三相流体含率分布图3示出了井底油--气侵入井底时间为T=34.75min时，气相空隙率、油相含油率及钻井液持液率沿环空变化规律.气体空隙率沿环空向上方向呈现增大趋势，而油相含油率及钻井液持液率呈现减小趋势.由于油--气--钻井液沿环空运移过程中，压力逐渐减小，气体体积逐渐膨胀，导致气体空隙率增大，从而使油相的含油率及钻井液相的持液率逐渐减小，由于气体空隙率在井口急剧变化，导致油相含油率及钻井液持液率发生急剧减小趋势.图3三相流体含率沿环空分布Fig.3Distributions of void fraction along annulus3.2控压过程压力波速分析图4示出了当L=500m气柱从井底向井口运移过程中，不同井深压力波速随时间变化规律.图5示出了不同时间气柱运移至不同井深时，环空压力波速变化规律.气柱沿环空向井口运移过程中，空隙率不断增大，气柱长度不断增长，因此气柱段的压力波速沿环空逐渐下降，由于气柱变长，变化波速带沿环空分布逐渐变长.气体沿环空运移过程中，气体密度比钻井液密度小，气体滑移速度逐渐增大，对同一环空深度而言，空隙率较上一时刻增大，由于空隙率变化对压力波速变化较敏感，随气柱沿环空从井底向井口运移，气柱变长，H=3000m比H=2000m压力波速变化带短.当环空中钻井液未遭受气侵时，钻井液波速为常数，由于假设井底发生L=500m气柱侵入，采取一定措施，抑制井底溢流发生，从而环空中流体状态为：充满钻井液→多相流(气--油--钻井液)→充图4井深对波速变化影响Fig.4Eﬀect of well depth on wave velocity图5时间对波速变化影响Fig.5Eﬀect of time on wave velocity满钻井液，压力波速相应呈现状态为：恒定→减小→恒定，随气柱运移时间增大，气柱段环空波速呈减小趋势，波速极小值逐渐增大，波速变化区间也相应增大.3.3回压对压力波速影响图6及图7示出了回压变化(BP=0.1MPa，BP=3.0MPa，BP=6.0MPa及BP=9.0MPa)对环空中空隙率及压力波速影响.当井底发生油、气溢流时间34.7min时，随回压增大，环空中空隙率减小，从而减小了气液两相的可压缩性，使压力传播能量耗散减小，从而环空中压力波速呈现增大趋势.当回压从0.1MPa增至9.0MPa，在井深4000m处，波速从825.42m/s增至845.34m/s，呈缓慢增加趋势，在井口0m处，波速从40.77m/s增至273.92m/s，波速呈急剧增大趋势；由于井口环空段环空压力减小，导致气体体积急剧膨胀，压力波速显著减小.在井底高压高温状态下，气体压缩性变化很小，气体体积增大不明892力学学报2014年第46卷图6回压对空隙率影响Fig.6E ﬀect of BP on void fraction图7回压对波速变化影响Fig.7E ﬀect of BP on wave velocity显，压力波速变化趋于平缓.3.4气/油溢流量对压力波速影响图8示出了当井底发生油、气溢流时间为34.7min 时，压力波速变化规律.随气侵量增大，压力波速呈现明显下降趋势，压力波速变化主要受到气相影响较大.当气侵量增大时，压力波速急剧减小，在井口处减小到极小值.由水平管中压力波速变化规律可知，气体含量大约在5%∼85%区间时，压力波速变化不大，此规律与环空压力波速变化规律是一致的.同井底比，气侵量增大对井口处压力波速影响不大.当井底气侵量从0.36m 3/h 增至3.6m 3/h ，在井口0m 处，波速从48.18m /s 减至31.92m /s.在井深1200m 处，波速从984.36m /s 减至485.77m /s ，波速增大峰值为498.59m /s.图9示出了当井底油相及气相溢流时，随油侵量增大，压力波速呈现减小趋势.与气侵不同的是，随油侵量增大，压力波速减小趋势不显著.当油侵量图8气侵量对波速变化影响Fig.8E ﬀect of gas inﬂux rate on wave velocity图9油侵量对波速变化影响Fig.9E ﬀect of oil inﬂux rate on wave velocity从0.36m 3/h 增至3.6m 3/h ，在井口0m 处，波速从48.18m /s 减至47.23m /s.这是由于油相可压缩性相对气相可压缩性大幅减小，相同井底侵入量，油相含油率增幅不大，而气相空隙率大幅增大，导致压力波速变化不明显.当井底水侵时，由于水相与钻井液物理性质相近，环空中水相与钻井液极易相溶，虽减小钻井液密度，但对压力波速影响甚微，这里不做分析.3.5虚拟质量力及频率对压力波速影响图10示出了当井底发生油、气溢流34.7min 时，虚拟质量力对环空中压力波速影响规律.在气液两相流动过程中，当气相相对于液相作加速运动时，同时给予液相一个加速作用力，因而液相施加于气相一个加速反作用力，即为虚拟质量力.在井口处，虚拟质量力对压力波速影响较大，随井深增大，虚拟质量力对压力波速影响明显减弱.第6期孔祥伟等：控压钻井中三相流体压力波速传播特性893图11示出了当井底发生油、气溢流34.7min 时，频率对压力波速影响规律.在1000m井深低频段(w<500Hz)，频率从1Hz增至500Hz时，波速从588.49m/s增至593.97m/s，同不考虑虚拟质量力比，波速误差峰值为9.52%，呈现平缓增大趋势.在1000m井深高频段(w 500Hz)，频率从250Hz增至10000Hz，波速从593.97m/s增至594.01m/s，基本趋于稳定，同不考虑虚拟质量力相比，波速误差峰值稳定于10.03%.随频率增大，井口环空段压力波速明显增大，井底环空段变化不显著.在高频下，虚拟质量力对压力波速影响趋于稳定.在高温高压下，频率变化对流体扰动性减弱，因此，在井底处随频率增大，压力波速变化趋势不显著.图10频率对波速影响Fig.10Eﬀect of frequency on wavevelocity图11虚拟质量力对波速影响Fig.11Eﬀect of virtual mass force on wave velocity4结论考虑钻井过程中气体溶解度、油相体积系数及相间虚拟质量力等因素，建立了钻进中油--气--钻井液三相流体压力波速模型，通过计算机编程求解，得到了以下结论：(1)随回压增大，环空中压力波速逐渐增大，沿环空从井底至井口方向，压力波速逐渐减小.当回压从0.1MPa增至6MPa时，井口波速急剧增大，波速从40.77m/s增至273.92m/s；井底波速平缓增加，波速从825.41m/s增至845.35m/s.(2)随气/油溢流量增大，压力波速均呈现减小趋势.当井底气/油侵量从0.36m3/h增至3.6m3/h时，由于油相可压缩性相对气相大幅减小，气侵量增大引起的波速增幅为50.66%，油侵量增大引起的波速增幅为3.19%.(3)在1000m井深低频段(w<500Hz)，随频率增大，不考虑虚拟质量力对压力波速影响误差逐渐增大，误差增幅为0.55%增至9.52%，在1000m井深高频段(w 500Hz)，随频率增大，不考虑虚拟质量力产生的波速误差趋于稳定.参考文献1Bacon WA.Consideration of compressibility eﬀects for applied-back-pressure dynamic well control response to a gas kick in man-aged pressure drilling operations.[Master thesis].University of Texas,Arlington,USA,20112Waldemar K.Modeling of the propagation of a pressure wave during the condensation process of R134a refrigerant in a pipe mini channel under the periodic conditions of hydrodynamic disturbances.Inter-national Journal of Heat and Mass Transfer,2013,56:715-7233刘大有.两相速度平衡条件下的两相流声速.力学学报，1990，22(6)：660-669(Liu Dayou.The speed of sound in 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Technology,2011,15:453-46419刘磊，王跃社，周芳德.气液两相流压力波传播速度研究.应用力学学报，1999，16(3)：22-27(Liu Lei,Wang Yaoshe,Zhou Fangde.Propagation speed of pressure wave in gas-liquid two-phaseﬂow.Chinese Journal of Applied Mechanics,1999,16(3):22-27(in Chi-nese))20Zhang HW,Liu ZP,Zhang D,et al.Study on the sound velocity in an aeratedﬂow.Journal of Hydraulic Engineerin g,2013,44(9): 1015-102221Li YZ,Li C,Chen EF,et al.Pressure wave propagation charac-teristics in a two-phaseﬂow pipeline for liquid-propellant rocket.Aerospace Science and Technology,2011,15:453-46422陈龙珠，吴世明，曾国熙.弹性波在饱和土层中的传播.力学学报，1987，19(3)：276-283(Chen Longzhu,Wu Shiming,Zeng Guoxi.Propagation of elastic waves in water saturated soils.Chi-nese Journal of Theoretical and Applied Mechanics,1987,19(3): 276-283(in Chinese))23Tetsuya K,Masao W,Takru Y,et al.Nonlinear wave equations for pressure wave propagation in liquids containing gas bubbles com-parison between two-ﬂuid model and mixture model.Journal of Fluid Science and Technology,2011,6(6):836-84924Lin YH,Kong XW,Qiu YJ,et al.Calculation analysis of pressure wave velocity in gas and drilling mud two-phaseﬂuid in annulus during drilling operations,Mathematical Problems in Engineering.ID318912,2013:1-1825孔祥伟，林元华，邱伊婕等.酸性气体在钻井液两相流动中的溶解度特性.天然气工业，2014，34(6)：97-101(Kong Xiangwei, Lin Yuanhua,Qiu Yijie,et al.Research on solubility characteristic in acid gas and mud two-phaseﬂow during drilling.Natural Gas Industry,2014,34(6):97-101(in Chinese))26Liu XS,Li B,Yue YQ.Transmission behavior of mud-pressure pulse along wellbore.Journal of Hydrodynamics Ser.B,2007,19(2):236-24027李相方，管丛笑，隋秀香等.压力波气侵检测理论及应用.石油学报，1997，l8(3)：128-133(Li Xiangfang,Guan Congxiao,Sui Xi-uxiang,et al.The theory of gas inﬂux detection of pressure wave and its application.Acta Petrolei Sinica,1997,l8(3):128-133(in Chinese))(责任编委:林建忠)(责任编辑:刘希国)第6期孔祥伟等：控压钻井中三相流体压力波速传播特性895RESEARCH ON PRESSURE WA VE PROPAGATION CHARACTERISTICS IN THREE-PHASE FLOW DURING MANAGED PRESSURE DRILLING1)Kong Xiangwei∗,2)Lin Yuanhua†Qiu Yijie†∗(School of Chemistry and Chemical Engineering,Daqing Normal University，Daqing163000，China)†(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University，Chengdu610500，China)Abstract In this paper,considering the virtual mass force,resistance,gas solubility and gas slip velocity etc.,a model for predicting transient pressure wave velocity in oil-gas-water is established on the basis of the two-ﬂuid equations.The inﬂux gas is regarded as gas phase,and the inﬂux oil is regarded as liquid phase.Parameters of liquid phase,such as elastic modulus and density,are deﬁned as the weighted sum of the parameters of gas phase and drillingﬂuid.With the help of computer programming,the model is solved by the small disturbance theory and semi-implicitﬁnite diﬀerence mathematical method.Results show that the pressure wave velocity is decreased by as much as498.59m/s when the gas inﬂux rate at the bottomhole increases form0.36m3/h to3.6m3/h.Meanwhile,the pressure wave velocity shows a slowly decreasing tendency at the same oil inﬂux rate increase,decreasing by19.21m/s.As the back pressure increases from 0.1MPa to9.0MPa,the pressure wave velocity has an increasing tendency at a maximum increase of233.15m/s.At low frequencies range,an increasing calculation error of pressure wave velocity can be observed with the increases of angular frequency by neglecting virtual mass force.At high frequencies range,the calculation error keeps constant at10.03% when the inﬂuence of virtual mass force is neglected.Key words managed pressure drilling，frequencies，pressure wave velocity，virtual mass force，oil-gas-drilling mud three-phaseﬂowReceived2April2014,revised19June2014.1)The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(51274170)and Major National Science and Technology Projects(2011ZX05022-005-005HZ).2)Kong Xiangwei,Ph.D.in area of oil and gas wells,research interests:MPD and complex multiphaseﬂow in wellbore.E-mail：m138********@3)Lin Yuanhua,professor,research interests:string mechanics.E-mail：yhlin28@。

AVO技术在识别充填流体溶洞中的应用

AVO技术在识别充填流体溶洞中的应用孙海宁;王晓梅;刘来祥【摘要】寻找到充填流体的大型洞穴是碳酸盐岩油藏预测十分有意义的工作.塔河油田的试验表明,应用AVO技术可以有效地鉴别溶洞是否充填流体.溶洞充填流体之后,由于碳酸盐岩与流体之间存在很大的纵波波阻抗差异会形成强的纵波反射系数;同时,又由于流体内不传播横波,溶洞壁(包括顶低面)是横波的绝对反射界面,因而会形成强的横波反射.换句话说,充填流体溶洞既能形成强的纵波,又能形成强的横波.AVO分析对叠前地震数据进行弹性反演,从中提取出与横波有关的属性来指示充填流体的溶洞.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2008(032)004【总页数】4页(P397-400)【关键词】AVO技术;弹性波属性;溶洞型油藏;流体的识别【作者】孙海宁;王晓梅;刘来祥【作者单位】胜利油田,东辛采油厂,地质研究所,山东,东营,257094;北京大学,北京,100084;中国石油化工股份有限公司,石油勘探开发研究院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P631.4塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层为岩溶洞缝型储层，其储集空间包括大型洞穴、岩溶孔洞裂缝、构造裂缝和孔隙裂隙等，其中，大型洞穴往往是岩溶储集体的主体。

找到充填流体的大型溶洞，就有可能找到碳酸盐岩油藏的主体。

但是，碳酸盐岩中的溶洞由于长期受高压和溶蚀作用而坍塌，充填碎屑物，不能形成有效的储集空间。

因此，寻找大型洞穴，并区分其充填物是固体还是流体，是碳酸盐岩油藏识别和预测十分有意义的工作。

笔者以塔河油田为例，采用AVO技术，提取包括纵波和横波的弹性波参数，研究溶洞充填物性质，分析表明,充填流体的洞穴不仅可以形成强的纵波反射，也可以在一定偏移距条件下形成强的转换横波，进而利用AVO属性中强的纵波和横波属性同时出现的特征来判断洞穴中充填物为流体。

1 溶洞反射(绕射)波的振幅特征1.1 溶洞纵波反射强度的定量描述溶洞反射波实际上是溶洞顶底面反射波及顶底面之间的多次波复合的结果，其强度可用溶洞顶底面复合反射系数R|R|表示。

不同流变模式钻井流体圆管层流压耗的通用精确算法

不同流变模式钻井流体圆管层流压耗的通用精确算法樊洪海;彭齐;腾学清;周号博;李朝玮;汤化沙【摘要】钻井工程常用的管流压耗分析方法计算精度低,且不能适应一些相对复杂的流变模式.在已知流变方程的条件下,利用通用圆管流量方程建立流量与管壁切应力或管壁剪切速率的精确关系式,通过该关系式由给定的流量求解管壁切应力,进而获得圆管层流压耗精确值.这种方法适用于所有流变模式的钻井流体圆管层流,具有普适性好、建模过程简单、模型精度高等特点;室内试验表明该算法相对于传统算法是一种更加精确的圆管层流压耗计算方法;该方法的提出为一些复杂的流变模式在钻井工程及其他工程领域的推广应用提供了良好的基础.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(038)001【总页数】5页(P70-74)【关键词】流变模式;圆管流量方程;层流压耗;传统算法;精确算法;屈服值【作者】樊洪海;彭齐;腾学清;周号博;李朝玮;汤化沙【作者单位】中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE254非牛顿流体管流压耗计算是钻井水力学的基础，涉及到钻井、压井、注水泥顶替等相关工艺过程。

随着油气钻探向深层和深水的发展，钻遇的复杂地层越来越多，钻井液及水泥浆体系也越来越复杂，常用的流变模式(宾汉、幂律、卡森等)[1-3]已不能满足钻井工程需要。

近些年一些更为复杂的流变模式被用于描述钻井液和水泥浆的流变性，如三参数(赫-巴、罗-斯，Sisko等模式)模式[4-7]和四参数模式[8]等，这些模式的引入提高了钻井液与水泥浆实际流变性描述的精度，但依据传统研究方法将这些流变模式用于水力计算仍然存在一定的难度。

水力压力波动注入压裂增产工艺的力学原理

水力压力波动注入压裂增产工艺的力学原理仝少凯;高德利【摘要】为了提高水力压裂的改造增产效果,解决连续油管环空水力压裂作业中高泵压的难题,提出了一种新的水力压力波动注入压裂增产工艺.基于水力压裂原理,解释了水力压力波动注入条件下井筒压力系统变化规律;根据流体力学、弹性力学及波动力学理论,建立了水力压力波动注入压裂增产工艺的基础力学原理.分析结果表明,水力压力波动注入条件下,井筒内流动流体发生了能量转换,在井底附近产生了不稳定的压力波动,这种由于不稳定注入排量产生的不稳定的压力波动在储层裂缝内以压力波的形式传播;水力压力振动波沿缝长方向传播时并不是以恒定压力振幅传播,而是呈现压力振幅衰减的规律;水力裂缝的长度和宽度随着压裂泵工作转速的增大而增加.研究结果表明,水力压力波动注入压裂增产工艺可以提高水力压裂的改造效果和油气井的产量,建议将该工艺方法应用到现场水力压裂作业中.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】10页(P265-274)【关键词】压力波动;水力压裂;不稳定排量;水力压力振动波;力学原理【作者】仝少凯;高德利【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室;油气资源与工程国家重点实验室;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室;油气资源与工程国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TE357.1水力压裂是油气藏储层改造、试油完井井下作业的一项重要措施，广泛应用于低渗透油气藏、页岩气藏储层改造中，已取得良好的增产效果。

其基本工作原理是利用地面压裂泵组将高浓度、黏性携砂流体以超过储层吸收能力的“稳定排量”注入井筒中，在井底憋起稳定高压力，若此稳定高压力大于井壁附近的地应力和储层岩石抗张强度时，在井底井壁附近储层产生裂缝；继续注入携砂流体，裂缝向前延伸并充填支撑剂，停泵关井后裂缝在闭合压力的作用下闭合在支撑剂上，从而在井底附近形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使油气井达到增产的目的。

窄密度窗口精细控压钻井重浆帽优化技术

窄密度窗口精细控压钻井重浆帽优化技术彭明佳;周英操;郭庆丰;王天博;康健【摘要】在我国西部深层碳酸盐地层控压钻井中,常采用简易重浆帽作业方式,但作业过程中存在引起井底压力较大波动乃至诱发井下故障的风险.针对该问题,通过分析重浆注替期间不同阶段重浆分布的实时变化,改进了井筒压力控制方法,优化了重浆帽设计工艺:将压水眼重浆和重浆帽进行优化组合,以压水眼重浆返出井口为压力控制节点,分5段进行压力控制设计,压力控制区间为0～5 MPa,并以此调整井口实时压力控制策略,实现井筒压力波动幅度小于±0.35 MPa.塔中地区13口井的应用显示,起下钻中重浆的使用量平均减少21.5％,注替作业时间平均缩短17.7％.现场应用表明,该技术在精细控压钻井注替重浆帽过程中能更加有效地控制井筒压力波动,对精确控制井筒压力剖面、降低井控风险具有较好的应用效果.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2015(043)006【总页数】5页(P24-28)【关键词】窄密度窗口;精细控压钻井;重浆帽;优化设计【作者】彭明佳;周英操;郭庆丰;王天博;康健【作者单位】中国石油钻井工程技术研究院,北京102206;中国石油钻井工程技术研究院,北京102206;中国石油钻井工程技术研究院,北京102206;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油钻井工程技术研究院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TE249在精细控压钻井的正常钻进中，井底压力为钻井液静液柱压力、循环压耗和井口回压之和；起下钻过程中，井底压力为钻井液静液柱压力和井口回压之和，则此时井口回压为循环期间井口回压及环空压耗之和[1-4]。

因下部钻具组合无法通过旋转控制头，控压起钻中途需转为常规起钻，向井内注入重浆施加附加压力以维持井底压力恒定[5-6]。

重浆沿环空上返期间，井口回压降低。

然而，当钻具内的压水眼重浆进入井眼环空时将对重浆注入期间的井口回压产生影响，若注入重浆过程中控制不当而使井底压力产生较大波动，则易引起井下故障[7]。

各向异性油藏水平井变流量压力动态响应计算方法

各向异性油藏水平井变流量压力动态响应计算方法孟宪伟;刘洪杰;王佩文;郑建军;刘军;张浩【摘要】为了解决海上油田现场缺少高精密压力监测数据的问题,利用水平井历史生产数据和不稳定试井分析方法进行各向异性油藏水平井的评价和预测.基于水平井的三维源函数和Newman乘积原理建立变流量各向异性油藏水平井压力动态响应关系,并将该关系式离散化转换为可实际应用的卷积和矩阵形式的水平井变流量压力响应试井模型,最后应用最优化算法求解模型最优解.该模型可用于评价水平井油藏生产动态特性,同时也确定了计算过程中构成水平井点源函数中级数项数目,应用最优化方法求解确定的模型参数也可用于生产动态预测.实际现场应用结果表明,变流量水平井压力动态响应模型的计算结果符合实际生产动态,相对误差平均3.1％,对评价水平井油藏特性、预测水平井开发生产具有现实指导意义.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】9页(P203-211)【关键词】各向异性油藏;水平井;点源函数;变流量;褶积离散化;最优化算法【作者】孟宪伟;刘洪杰;王佩文;郑建军;刘军;张浩【作者单位】中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司;中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司;中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司;中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司;中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司;中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司【正文语种】中文【中图分类】TE312水平井作为一项高效开采技术以提高单井产能、提高储量动用程度、提高采收率等优势，在底水油藏、稠油油藏、裂缝性油藏、低渗透油藏、天然气藏等各种类型油气藏开发中得到广泛应用。

国内外学者对水平井的压力动态分析和产能等关键技术都进行了深入的研究。

针对水平井压力动态分析，目前有以点源函数理论为基础建立不同油藏类型下的水平井试井模型，此外还有通过建立拉氏空间无因次压力关系分析压力动态的方法。

其中以点源函数理论建立试井模型研究最为广泛和深入。

基于多相压力波响应图版识别超深井气侵位置

基于多相压力波响应图版识别超深井气侵位置孙腾飞;李永安;张杨;孔祥伟【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(48)2【摘要】考虑相界面雷诺应力、拖拽力、虚拟质量力、气液物性差异等参数,创建井筒多相压力波速及压力响应数学模型,基于超深井环空多相压力波响应图版唯一性,提出压力波响应图版识别超深井气侵位置的新方法;考虑井口气体溢流量、回压、钻井液密度等边界参数,结合差分数学方法对其求解,该方法在超深井YS1井(8680 m)验证,压力响应误差小于等于1.703 s,计算与实测误差小于等于6.15%。

结果表明:随回压增大,井筒流体可压缩性减小,井筒压力波速增大,压力响应时间减小;随井口气体溢流量增大,环空空隙率增大,压力波速减小,井筒压力响应时间延长,井口气体溢流量从0.83 L/min变化至38.33 L/min,井底8680 m处压力响应时间从10.127 s增至36.643 s,增大了261.83%;气侵位置识别结果不仅取决于井口压力及流量传感器准确度,也与压力波响应图版计算准确性有关;实践证明借助压力波响应图版识别超深井气侵溢流位置的方法可行。

【总页数】9页(P83-91)【作者】孙腾飞;李永安;张杨;孔祥伟【作者单位】北京化工大学机电工程学院;长江大学石油工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE122.3【相关文献】1.天然气超深井井底压力计算与应用2.动态内压力下油田超深井中厚壁套管的动力学响应和实验验证3.压力波气侵检测理论及应用4.随钻压力波在用于早期气侵检测时的扰动传播特性研究5.深井气侵关井引发的井筒多相水击压力特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同水压下的黏土孔压传递规律试验

不同水压下的黏土孔压传递规律试验倪春海;宋林辉;王宇豪;付磊【摘要】对于在不同固结压力下固结的黏土,当对其施加不同水压时,其中的孔压分布和传递规律是解决地下结构上的水压力大小、基础抗浮计算以及边坡稳定分析等岩土问题的关键.现利用研制的试验设备对黏土开展试验,进行渗流状态和静水状态下孔压传递规律分析.试验结果表明:不论是渗流状态,还是静水状态,黏土内各点孔压趋于稳定所需时间均随固结压力的增大而变长,即固结压力越大,孔压传递越慢;因水压引起的超静孔压,渗流状态下的黏土内各点孔压偏离线性分布,表明黏土中的孔隙水未完全与外部水形成水力联系;静水状态下的黏土内各点孔压传递与理论一致,呈线性分布,不过当水压小于固结压力时,土体内各点孔压会略小于理论水压值,但依然呈线性变化.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】7页(P68-73,82)【关键词】黏土;渗流状态;静水状态;孔压传递【作者】倪春海;宋林辉;王宇豪;付磊【作者单位】南京工业大学数理科学学院,江苏南京211800;南京工业大学数理科学学院,江苏南京211800;南京工业大学数理科学学院,江苏南京211800;南京工业大学数理科学学院,江苏南京211800【正文语种】中文【中图分类】TU411社会的发展使工程活动引起的与地下水作用有关或受其控制的工程地质、水文地质和环境地质问题日趋严重[1]。

其中孔隙水压力一直是岩土领域的研究热点,现有成果主要集中在分析土体固结时超静孔隙水压力的消散规律[2-3],且研究很深入,甚至涉及循环荷载[4]和孔压滞后的影响[5],此外还涉及压桩过程中的孔压消散[6]以及地下水浮力中的孔压作用方面的研究[7-9]。

但对水压或水位变化时黏土内孔压分布方面的研究较少,主要在一些工程实测中有所涉及。

如谢红强等[10]通过对重庆主城排水过江盾构隧道主体结构上的水压力进行了现场跟踪测试,发现水压力一般等于或略小于长江静水压力,完整围岩段的水压力较之破碎段或岩层交界段的水压力要低；刘志强等[11]在抽水过程中发现除砂土外,土层中的孔隙水压力变化存在着不同程度的滞后效应,其滞后程度由大到小为粉质黏土、粉土、细砂；孙保卫等[12]通过测试工程场地孔隙水压力发现潜水在越流补给承压水的过程中,具有较大的水头损失。

起下钻引发的环空瞬态波动压力计算方法

起下钻引发的环空瞬态波动压力计算方法
赵岩龙;任传杰;冯智;祝宏平;米翔;尹俊轩
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2022(22)13
【摘要】准确计算并预测井筒波动压力对保证钻井安全至关重要。

通过井筒流道分析,建立了井筒环空瞬态波动压力计算模型,采用特征线法进行数值求解,获得了环空波动压力值及波动压力的时间分布特征。

以现场一口井为基础数据进行下钻过程计算。

结果表明:压力波以弹性波的形式在井筒流道内进行传播;随着钻杆运行速度的增加,环空中瞬态波动压力增加。

现场钻井作业过程中,在保证钻井安全的前提下,可通过降低钻井液密度、减小起下钻速度以减小瞬态波动压力的影响。

【总页数】7页(P5198-5204)
【作者】赵岩龙;任传杰;冯智;祝宏平;米翔;尹俊轩
【作者单位】中国石油大学(北京)克拉玛依校区石油学院;中国石油大学(北京)石油工程学院;中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司石西油田作业区
【正文语种】中文
【中图分类】TE21
【相关文献】
1.起下钻过程中井筒稳态波动压力计算方法
2.瞬态波动压力计算方法
3.窄安全密度窗口地层钻井起下钻井底压力瞬态波动规律
4.一种起下钻引发的两相稳态波动压力经验模型
5.一种起下钻引发的两相稳态波动压力经验模型
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