斯倫貝謝專欄-應對復雜井噴的高級分析工具及用
時間：2018-08-24 17:05
來源：
作者:孫國華
斯倫貝謝地學軟件專欄——
應對復雜井噴的高級分析工具及用法
在處理高壓高產氣井等惡性復雜井噴事故的過程中， 新的挑戰不斷出現， 除了需要井控工程師具有豐富的經驗外，還需要更先進的工具幫助解決疑難問題。特別是在由于受設備等限制，關井后尚未能求取地層壓力，就開始放噴；或在壓井過程中不能施加足夠的回壓達到井底平衡或過平衡的狀態，在壓井過程中繼續溢流（稱為動態壓井）；在動態壓井過程中，地層產量是要考慮的重要因素之一，但大多情況下，在井噴現場沒有井的產量數據。這些不確定因素，對制定動態壓井方案造成很大困難。下面給出用斯倫貝謝的動態井控模擬分析軟件Drillbench，解決這些復雜問題方法。
Drillbench 軟件基于30 多年研發和實踐檢驗的動態多相流模擬器（OLGA）， 它耦合了地層的產出和漏失模型，能夠模擬井筒內復雜多相流流動和壓井過程, 被各大著名井控服務商采用。在國內也獲得高度贊譽。
關井時獲得地層壓力、井噴后測量出產量（ 絕對產量AOF），井筒泥漿已被噴空 這種情況是動態壓井分析相對本文中其他2 種類型較容易，因為已知了地層壓力和產量。但也超出一般的經驗，也屬于很難制定壓井方案的井噴。壓井方案包括：
● 限定回壓在設備允許的范圍
● 計算合理的排量- 保障井筒內液柱逐漸形成
● 計算最大泵壓、套壓變化趨勢
● 計算關鍵參數- 井底平衡點，及壓井需要全部泥漿量
由于氣體流速高和沒有足夠的回壓，合理的排量就成為關鍵。排量低環空內就不能形成液柱，排量高會產生高摩阻或壓漏地層，或受壓井設備限制。如果參數控制不當，造成井口鉆具內真空，在套壓和懸重綜合作用下，極易造成鉆具擠毀（參見中石化西北局和斯倫貝謝共同發表的文章SPE183027《中國西部嚴重井涌井實例分析》）。
圖1 現場壓井參數的模擬：排量較低，當氣體到達井口后，泵壓降為0，并且井筒內無法形成液柱
圖2 優化參數：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
關井時獲得地層壓力， 但沒有產量數據， 井筒已被噴空 在這種情況下，需要仔細分析現場記錄的數據，再通過Drillbench的模擬分析，得到井底壓力（流壓）、產氣量。
需要的現場循環數據：關鍵參數：排量、泵壓、套壓、節流閥開度
常規參數：井身結構、鉆具組合、泥漿密度、流變性、節流管匯尺寸
在分析時，軟件設定節流閥開度，排量、地層壓力、產氣量，得到泵壓和套壓；通過人工改變產氣量，得到不同的泵壓和套壓，直到最后到得到匹配的地層產量。
在獲得地層的氣產量后，就可以用第一種方法進行分析。這種情況需要一組匹配的數據點即可，即有一組排量、泵壓、套壓、節流閥開度數據得到匹配即可。當然也可用多組數數據，模擬得到一個更精細IPR 曲線。
圖3 優化的參數：得到的井底平衡點。建立井底平衡時，用優化的排量注入207 方
關井時沒有獲得地層壓力，也沒有測量產量， 井筒已經噴空 這種情況在上述第二種用法的基礎上，至少需要再多模擬匹配一組現場數據，至少得到兩組結果：（流壓1，產量1），( 流壓2，產量2)，然后如圖6 所示，完成繪圖，求得地層壓力和絕對產量。如果現場沒有現成的數據，可以臨時測試，測試方法推薦為：（1）改變泥漿泵循環排量（2）或改變節流閥開度改變后， 至少要在套壓和立壓均有反應； 推薦變化不低于5MPa。
上述方法，均假設井筒已經噴空。這只是為了簡化這些問題便于說明。實際上，Drillbench 可以模擬復雜的壓井過程。包括溢流檢測、關井、不同密度的泥漿和不同排量循環、正循環、反循環等。當需要模擬求出地層的信息時，需要一個穩定過程即可。
如果有井漏的存在， 一般情況下可以根據現場資料發現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，它相當開發系統所用的吸水系數。這時，除了上述現場記錄的數據外，還需要測量泥漿的返出流量。
圖4 優化的參數：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的泥漿循環排量3.3L/s，給定20% 的節流閥開度，得到不同的氣量時對于的泵壓和套壓
圖6 通過Drillbench 模擬得到兩個結果點，用直線型IPR 曲線，推算井底壓力和絕對產量
結束語
Drillbench 軟件提供的井噴分析功能，能夠幫助解決復雜的問題，幫助工程師理解難題，制定合理的壓井方案。
本刊原創內容，轉載請注明內容來源《石油與裝備》
斯倫貝謝軟件微信公眾號：
微信公眾號
微信視頻號
京公網安備11010502053156號