斯倫貝謝地學(xué)軟件專欄——
應(yīng)對(duì)復(fù)雜井噴的高級(jí)分析工具及用法
在處理高壓高產(chǎn)氣井等惡性復(fù)雜井噴事故的過(guò)程中， 新的挑戰(zhàn)不斷出現(xiàn)， 除了需要井控工程師具有豐富的經(jīng)驗(yàn)外，還需要更先進(jìn)的工具幫助解決疑難問(wèn)題。特別是在由于受設(shè)備等限制，關(guān)井后尚未能求取地層壓力，就開(kāi)始放噴；或在壓井過(guò)程中不能施加足夠的回壓達(dá)到井底平衡或過(guò)平衡的狀態(tài)，在壓井過(guò)程中繼續(xù)溢流（稱為動(dòng)態(tài)壓井）；在動(dòng)態(tài)壓井過(guò)程中，地層產(chǎn)量是要考慮的重要因素之一，但大多情況下，在井噴現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有井的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。這些不確定因素，對(duì)制定動(dòng)態(tài)壓井方案造成很大困難。下面給出用斯倫貝謝的動(dòng)態(tài)井控模擬分析軟件Drillbench，解決這些復(fù)雜問(wèn)題方法。
Drillbench 軟件基于30 多年研發(fā)和實(shí)踐檢驗(yàn)的動(dòng)態(tài)多相流模擬器（OLGA）， 它耦合了地層的產(chǎn)出和漏失模型，能夠模擬井筒內(nèi)復(fù)雜多相流流動(dòng)和壓井過(guò)程, 被各大著名井控服務(wù)商采用。在國(guó)內(nèi)也獲得高度贊譽(yù)。
關(guān)井時(shí)獲得地層壓力、井噴后測(cè)量出產(chǎn)量（ 絕對(duì)產(chǎn)量AOF），井筒泥漿已被噴空 這種情況是動(dòng)態(tài)壓井分析相對(duì)本文中其他2 種類型較容易，因?yàn)橐阎说貙訅毫彤a(chǎn)量。但也超出一般的經(jīng)驗(yàn)，也屬于很難制定壓井方案的井噴。壓井方案包括：
● 限定回壓在設(shè)備允許的范圍
● 計(jì)算合理的排量- 保障井筒內(nèi)液柱逐漸形成
● 計(jì)算最大泵壓、套壓變化趨勢(shì)
● 計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)- 井底平衡點(diǎn)，及壓井需要全部泥漿量
由于氣體流速高和沒(méi)有足夠的回壓，合理的排量就成為關(guān)鍵。排量低環(huán)空內(nèi)就不能形成液柱，排量高會(huì)產(chǎn)生高摩阻或壓漏地層，或受壓井設(shè)備限制。如果參數(shù)控制不當(dāng)，造成井口鉆具內(nèi)真空，在套壓和懸重綜合作用下，極易造成鉆具擠毀（參見(jiàn)中石化西北局和斯倫貝謝共同發(fā)表的文章SPE183027《中國(guó)西部嚴(yán)重井涌井實(shí)例分析》）。
圖1 現(xiàn)場(chǎng)壓井參數(shù)的模擬：排量較低，當(dāng)氣體到達(dá)井口后，泵壓降為0，并且井筒內(nèi)無(wú)法形成液柱
圖2 優(yōu)化參數(shù)：需要較大的排量才能保障逐步形成液柱。大排量造成較高泵壓
關(guān)井時(shí)獲得地層壓力， 但沒(méi)有產(chǎn)量數(shù)據(jù)， 井筒已被噴空 在這種情況下，需要仔細(xì)分析現(xiàn)場(chǎng)記錄的數(shù)據(jù)，再通過(guò)Drillbench的模擬分析，得到井底壓力（流壓）、產(chǎn)氣量。
需要的現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)數(shù)據(jù)：關(guān)鍵參數(shù)：排量、泵壓、套壓、節(jié)流閥開(kāi)度
常規(guī)參數(shù)：井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、泥漿密度、流變性、節(jié)流管匯尺寸
在分析時(shí)，軟件設(shè)定節(jié)流閥開(kāi)度，排量、地層壓力、產(chǎn)氣量，得到泵壓和套壓；通過(guò)人工改變產(chǎn)氣量，得到不同的泵壓和套壓，直到最后到得到匹配的地層產(chǎn)量。
在獲得地層的氣產(chǎn)量后，就可以用第一種方法進(jìn)行分析。這種情況需要一組匹配的數(shù)據(jù)點(diǎn)即可，即有一組排量、泵壓、套壓、節(jié)流閥開(kāi)度數(shù)據(jù)得到匹配即可。當(dāng)然也可用多組數(shù)數(shù)據(jù)，模擬得到一個(gè)更精細(xì)IPR 曲線。
圖3 優(yōu)化的參數(shù)：得到的井底平衡點(diǎn)。建立井底平衡時(shí)，用優(yōu)化的排量注入207 方
關(guān)井時(shí)沒(méi)有獲得地層壓力，也沒(méi)有測(cè)量產(chǎn)量， 井筒已經(jīng)噴空 這種情況在上述第二種用法的基礎(chǔ)上，至少需要再多模擬匹配一組現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，至少得到兩組結(jié)果：（流壓1，產(chǎn)量1），( 流壓2，產(chǎn)量2)，然后如圖6 所示，完成繪圖，求得地層壓力和絕對(duì)產(chǎn)量。如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，可以臨時(shí)測(cè)試，測(cè)試方法推薦為：（1）改變泥漿泵循環(huán)排量（2）或改變節(jié)流閥開(kāi)度改變后， 至少要在套壓和立壓均有反應(yīng)； 推薦變化不低于5MPa。
上述方法，均假設(shè)井筒已經(jīng)噴空。這只是為了簡(jiǎn)化這些問(wèn)題便于說(shuō)明。實(shí)際上，Drillbench 可以模擬復(fù)雜的壓井過(guò)程。包括溢流檢測(cè)、關(guān)井、不同密度的泥漿和不同排量循環(huán)、正循環(huán)、反循環(huán)等。當(dāng)需要模擬求出地層的信息時(shí)，需要一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程即可。
如果有井漏的存在， 一般情況下可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料發(fā)現(xiàn)漏失前后的泵壓和套壓以及排量，可以用Drillbench 模擬得到地層的漏失系數(shù)，它相當(dāng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)所用的吸水系數(shù)。這時(shí)，除了上述現(xiàn)場(chǎng)記錄的數(shù)據(jù)外，還需要測(cè)量泥漿的返出流量。
圖4 優(yōu)化的參數(shù)：全部氣體排出需要520 方泥漿
圖5 圖6
圖5 某井4860 米，地層壓力90MPa,1.8的泥漿循環(huán)排量3.3L/s，給定20% 的節(jié)流閥開(kāi)度，得到不同的氣量時(shí)對(duì)于的泵壓和套壓
圖6 通過(guò)Drillbench 模擬得到兩個(gè)結(jié)果點(diǎn)，用直線型IPR 曲線，推算井底壓力和絕對(duì)產(chǎn)量
結(jié)束語(yǔ)
Drillbench 軟件提供的井噴分析功能，能夠幫助解決復(fù)雜的問(wèn)題，幫助工程師理解難題，制定合理的壓井方案。
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