深层致密砂岩储层气体钻井地层—井筒耦合全瞬态流动规律研究

【摘要】气体钻井技术以其在保护和发现储层、提高单井产能、提高机械钻速、避免井漏等方面的技术优势,在川西、川东和塔里木等致密砂岩地区得到了广泛地应用,但其主要应用于致密砂岩的提速钻井。2011年至2013年,塔里木油田相继将气体钻井技术应用到3口井的深层致密砂岩产层钻井,获得高产工业气流,取得了地质认识和工程技术的重大突破。从而,气体钻井作为一种新的钻探和建产方式有望在致密砂岩气藏高效开发中发挥重要作用。然而,由于深层致密砂岩气藏地层压力大,且气体钻井对储层的伤害较小而获得的高产气流,使得深层致密砂岩气藏气体钻井的顺利实施仍然面临着诸多基础理论和关键技术问题有待解决。气体钻井打开高压产层后,气体基质渗流、裂缝瞬态流动、井筒瞬态流动相互作用,并且其流动规律极其复杂,目前对于其耦合瞬态流动过程中压力、流速、温度变化规律以及影响因素认识不清,而揭示地层井筒耦合瞬态流动规律对于气体钻井安全钻进、随钻储层评价至关重要。因此,有必要深入开展深层致密砂岩气藏气体钻井打开储层地层-井筒耦合全瞬态流动规律研究。本文从流体力学和热力学角度开展研究,并取得以下成果：(1)建立了气体在全井筒中稳定流动模型、瞬态流动模型、考虑能量方程的全瞬态流动模型,并求解,研究考虑热力学影响的全井筒压力、流速、温度的瞬态变化规律,分析不同工况对气体在全井筒中瞬态流动规律的影响；(2)根据裂缝的成因、几何形态,建立等效圆盘裂缝物理模型,基于质量守恒、动量守恒、能量守恒三大守恒定律,建立气体在无基质气源供给的圆盘裂缝中瞬态流动模型,并求解,研究气体在裂缝中瞬态流动规律的影响,分析圆盘裂缝中压力、流速、温度变化规律；(3)建立有基质气源供给的圆盘裂缝瞬态流动模型,并求解,研究气体圆盘裂缝瞬中态流动规律,分析其压力、流速、温度变化规律,讨论热力学作用、基质性质(K)、裂缝几何形态等因素,对存在基质气源供给的圆盘裂缝瞬态流动规律的影响；(4)建立考虑能量方程的基质-裂缝-井筒耦合全瞬态流动模型,并求解,揭示气体钻井打开深层致密砂岩裂缝性储层,气体在基质、圆盘裂缝、井筒中全瞬态流动规律,分析压力、流速、温度变化规律。
【作者】刘佳洁；
【导师】孟英峰；李皋；
【作者基本信息】西南石油大学，油气田开发工程，2014，博士
【关键词】深层致密砂岩气藏；气体钻井；等效圆盘裂缝；耦合瞬态流动；

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