基于实测环空压力的一种气侵量简易计算方法

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摘 要：随着随钻测压（PWD）的应用，环空压力已逐渐成为钻井过程中的标准测量参数。本文根据实时测量的井底压力，应用井筒两相流规律，对稳态线性气侵量进行了计算。本方法运算量小，计算简单，计算的实时气侵量可作为判断气侵程度的一个参考。

关键词：环空压力 气侵 气液两相流

一、引言

随着PWD的研制成功，井底环空压力实时测量成为现实。井涌过程中侵入井眼气体流量与井底流压、打开气层厚度及时间等变量有关，并不是一个常数，但目前还未见到对气侵量进行定量描述的研究。鉴于地层气侵时间难以准确确定，以及井涌的“漫长”过程[1]，袁智等提出，若假设岩石空隙均匀分布，各相性质均匀，钻速稳定，且破碎的岩屑足够小，则其直接侵入气侵量的计算公式可近似为[2]。

式中：dq为气侵量，m3；dt为单位时间；r为井眼半径，m； 为孔隙率；v为钻速，m/s； k为影响因子。对于不用的岩性，k有所不同，且0

二、进气量计算公式推导

1.计算条件假设

本文使用的理论公式是在侯绪田论文《多相流井筒压力分布规律探讨》基础上的逆向计算[3]。

1.1井涌规律：井眼内气体流量的变化与时间呈线性一次函数。

1.2多相流以液体为分散介质，每微分井段的气体以大小相等的气泡均匀分散在分散介质中，气液相速度相等；分散相颗粒之间无相互作用。每个微分段内其内部压力、温度等参数不变，微分段之间变化。

2.微分段内多相流基本参数描述

2.1气液比α：

2.2气相（天然气）压缩因子z和气相密度

2.3气体体积分数（与截面含气率相等）

2.4多相流密度

2.5多相流塑性粘度

2.6多相流流动时的流量Q

3.井底压力迭代计算及气侵量求解

设迭代微分井段步长为 ，单位时间内地层气侵在标准状态下的气量 初值为零。气侵后，首先从最下部的微分井段进行静液柱压力和环空摩阻计算，然后根据计算结果，再对临近的上部微分井段进行同样的计算，自下而上迭代计算到井口，直至满足井口压力，从而应用截距法求解每一个环空压力对应的井底气侵流量。

-微段长度m；

三、算例分析

现用徐深某1井部分数据进行算例分析。井段（3338～4040）m，泥浆参数：密度为1.01g/cm3，塑性粘度为30mpa・s，动切应力为15pa，n值为0.75，K值为0.55 pa・s。

环空套管段钻杆部分：外径244.5mm，内径127mm，长度3336.5m；环空套管段钻铤部分：外径215.9mm，内径159mm，长度215.3m；环空裸眼段钻杆部分：外径215.9mm，内径127mm。图2为实测的呈阶梯状下降的环空压力数据。

由泥浆数据、井身数据、实测环空压力（39.15MPa以下数据为假设数据）代入软件得到数据如图3、图4所示。

从图4可以看出，当环压降低不大时，进气量与环空压力曲线基本呈线性，当环空压力降低很大时，曲线斜率逐渐增大，气侵速率随着气侵量的增加，环空压力的降速明显加快。

根据实测环空压力计算的气侵流量，还可以由式（1）计算影响因子k值，这样可以快速估算侵入的气体量，对同一地区施工具有指导意义。

四、结论

本文提出的应用实时测量的环空压力计算线性气侵流量的方法，计算简单，运算量小，反映的规律基本符合井底气侵变化情况，所计算的气侵量可作为判断气侵程度的一个参考。

参考文献

[1] 郭永峰，金晓剑. 用微分方程描述井涌过程. 石油钻探技术，2004；31（3）：31～32.

[2] 袁智，汪海阁等. 含硫天然气气侵方式研究. 石油钻探工艺，2010；32（2）：46～47.

[3] 侯绪田. 多相流井筒压力分布规律探讨. 石油钻探技术， 2004；32（2）：32～33.

[4] 崔之健. 空气钻井参数设计[J]. 石油钻探技术，1997.

作者简介：栗奇（1979.1-），男，汉族，山东枣庄人，研究生，工程师。毕业于中国石油大学（北京）油气井工程专业，获工学硕士学位。现于胜利油田定向井公司，从事定向井、水平井现场施工工作。