空气钻井注气量优化设计技术研究毕业论文答辩PPT

1毕业论文答辩姓名：班级：指导教师：空气钻井注气量优化设计技术研究

答辩提纲一、国内外空气钻井技术应用与研究现状

二、空气钻井技术简介

三、空气钻井井筒压力计算模型四、空气钻井最小注气量的确定

一、国内外空气钻井技术应用与研究现状

国内外空气钻井技术应用现状

国外：空气钻井在美国和加拿大应用较为广泛。在美国，到20世纪70年代末，大约有10%的深井钻井和完井作业采用了空气钻井技术；截止到

2005年美国应用空气或气体钻井技术的油井达到30%以上。

国内：最早在20世纪50年代在四川、玉门应用过空气钻井技术，见到良好效果。近年来空气钻井在我国也得到了一定程度的应用，例如在四川地区、长庆、新疆克拉玛依、玉门青西油田等地，先后应用空气钻井技术钻井完井过多口油气井，取得了良好的经济效益。一、国内外空气钻井技术应用与研究现状

国内外空气钻井技术研究现状

1、Angel的理论推算方法

该理论建立在3条假设之上：a．环空流体是稳定的；b．忽略岩屑在环空中的滑落速度；c．环空中，最小动能发生在井底,它相当于标准状态下流动速度为15.24m/s的空气所具有的动能。2、Ikoku等人考虑岩屑下沉的计算方法

Ikoku等人运用伯努利方程计算出气、固两相流条件下两点间的环空压降，虽然考虑了颗粒的下沉速度，但由于岩性，岩屑尺寸变化较大，计算存在一定的复杂性。3、Adewumi等人由流体力学推导的计算方法

Adewumi等人在大量试验基础上，从水力学出发，提出了空气钻井环空井眼的多相流水力计算模型。4、Supon等人试验回归方法

Supon的试验研究没有考虑环空尺寸，井斜角，井眼和钻杆粗糙度，岩屑形状等因素。

二、空气钻井技术简介

空气钻井技术的优点

空气钻井技术的局限性

提高钻井速度，缩短建井周期

消除丼漏对钻井的影响

克服水敏性页岩坍塌减轻或消除钻井流体对油气层的伤害，能随钻评价产层井壁稳定问题

地层出水问题

井下燃爆问题

二、空气钻井技术简介

空气钻井工艺流程图

三、空气钻井井筒压力计算模型空气钻井中循环系统由三个部分组成：

(1)通过钻柱内部向下的单相空气流动，如图3-1中①所示；

(2)通过钻头喷嘴的单相空气流动，如图3-1中②所示；

(3)通过钻柱与井壁之间环形空间的气、固两相流动，如图3-1中③所示，它是三部分之中最复杂的。空气钻井井筒循环系统

三、空气钻井井筒压力计算模型1、环空压力计算公式的推导环空中流体为混合均匀的气、固混合流；流体为定常流，且作不可压缩流体处理质量力为重力；钻柱处于井眼同心位置，不考虑钻柱旋转。

取微元dh应用伯努利方程、质量守衡定律

垂直段环空压力计算公式水平段环空压力计算公式稳斜段环空压力计算公式三、空气钻井井筒压力计算模型

2、等径钻柱内压力计算公式的推导气体在钻柱内的流动为定常、均匀流动；所研究气体符合理想气体状态方程；钻柱与井眼同心；忽略质量力；不考虑钻柱旋转。

垂直段钻柱内压力计算公式弯曲段钻柱内压力计算公式稳斜段柱内压力计算公式取微元dh应用牛顿第二定律、流体力学公式等三、空气钻井井筒压力计算模型

3、钻头压降计算公式的推导

基本假设：

(1)忽略气流通过气眼或喷嘴的沿程摩擦阻力；

(2)气流速度很快，来不及与外界进行热交换，因此气流通过气眼或喷嘴的过程为绝热无摩擦的等熵过程。根据气体动力学，取极限情况有：(1)声速流时的压降公式(2)亚声速流

时的压降公式四、空气钻井最小注气量的确定

1、最小动能法

在标准状态下Vg=15.24m/s

由气体状态方程：四、空气钻井最小注气量的确定

2、最小携屑速度法

终了沉降速度

钻头破碎岩屑体积：环空输送钻屑体积：四、空气钻井最小注气量的确定

3、水平井最小气量的确定起动颗粒A的受力和力矩平衡示意图

颗粒发生滚动必须满足以下条件：

颗粒起动的临界摩阻流速

最小携岩气量：四、空气钻井最小注气量的确定

地面最小注气量的最终确定流程图

确定井口状态参数、井眼几何参数、气体物性参数和流动参数，假定一气体流量

迭代到关键