【正文】 （23）?? lglv???????? （24）?式中：管徑，mm ：氣體界面張力，PaD? ：?jiǎn)蝹€(gè)氣體上升的極限速度，m/s ：泰勒氣體氣泡上升速度，m/st? Tt? ：氣相真實(shí)密度，g/cm3 ：液相真實(shí)密度，g/cm3g?l?：混合物真實(shí)密度，g/cm3 ：液相真實(shí)粘度，mPa /s M ?：含氣率，無(wú)因次 ：氣體表觀相速度，m/sgEsgv ：液體表觀相速度，m/s ：混合物速度，m/sslv M段塞流判別準(zhǔn)則： （25） ??如果 ，則：5slv? （26）?????如果 ，則：0slv （27）?過(guò)渡流判別準(zhǔn)則： （28）??????????如果 ，則：250ls?? （29）??如果 ，則：2ls? （210）?????環(huán)霧流判別準(zhǔn)則： （211）?????? 欠平衡鉆井氣液兩相流數(shù)學(xué)模型建立在整個(gè)欠平衡鉆井過(guò)程中，我們關(guān)注的井內(nèi)各是井底、井口及套管鞋處的壓力主要受氣體、液體的流量、分布狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，理論研究時(shí)排除了一些次要因素，突出主要影響因素的影響，因此先將研究對(duì)象模型化。環(huán)空內(nèi)兩相段在同一位置處氣液兩相溫度相同，無(wú)熱量交換。擴(kuò)散性燃燒是指燃料與空氣在著火前不互相混合，燃燒速度主要受擴(kuò)散速度控制，相對(duì)預(yù)混氣體燃燒，其燃燒速度較低。著火前可燃?xì)馓幱诰徛难趸^(guò)程，化學(xué)反應(yīng)速度很低，而一旦著火后，初期對(duì)著火點(diǎn)的燃燒使可燃混合物的溫度升高，化學(xué)反應(yīng)加速。點(diǎn)燃時(shí)，由于點(diǎn)火物體的形狀與能量傳遞途徑的不同，也可以分為不同的種類。對(duì)于嚴(yán)重井漏、惡性井漏和漏噴同層，不但堵漏成本與時(shí)效很高，有時(shí)無(wú)法堵漏。 漏層漏失的原因分析 漏失性地層中鉆井液漏失一般具備以下條件：①地層中有孔隙、裂縫或溶洞；②地層孔隙中的流體壓力(通常稱之為地層壓力)小于鉆井液的液柱壓力；③地層破裂壓力小于井底壓力（包括液柱壓力、循環(huán)回壓和激動(dòng)壓力） ，因地層破裂而發(fā)生鉆井液漏失。在鉆進(jìn)石灰?guī)r、白云巖的裂縫、溶洞及不整和侵蝕面、斷層、地應(yīng)力破碎帶，火成巖侵入體的裂縫和孔洞時(shí)，若井底壓力大于地層壓力就會(huì)發(fā)生裂縫(溶洞)性漏失。 漏層的漏失規(guī)律與地質(zhì)特征對(duì)川東地區(qū)的井漏進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：川東地區(qū)所有構(gòu)造上均發(fā)生井漏。而惡性漏失有時(shí)與鉆井中的放空現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)，個(gè)別情況下的某些漏失通道甚至同地表連通。有時(shí)在強(qiáng)構(gòu)造作用下，地層破碎，產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò)，也會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重井漏。采用流鉆時(shí)不需要向鉆井液中加入時(shí)密度降低的外加劑，也不需要由此而必備的的輔助設(shè)備和外圍輔助設(shè)備，因而鉆井成本較低。 選擇欠平衡鉆井液體系應(yīng)考慮的問(wèn)題選擇欠平衡鉆井液十分重要，選擇鉆井液時(shí)要根據(jù)所鉆欠平衡井的類型、井身結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層物性、孔隙壓力等來(lái)綜合考慮選擇合適的欠平衡鉆井液。另外，經(jīng)研究，作者建議在探井中可以根據(jù)隨鉆過(guò)程中試井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行解釋分析,得出地層孔隙壓力。但是，對(duì)于欠平衡鉆井而言，為了降低泵、井口旋轉(zhuǎn)防噴器及節(jié)流管匯等設(shè)備的負(fù)荷，增加井控的可靠性,并且避免紊流對(duì)裸眼油氣層的沖刷作用，我們一般以滿足鉆井液攜巖要求為原則，認(rèn)為欠平衡鉆井鉆井液排量不宜太大，流動(dòng)狀態(tài)應(yīng)以層流為主。鉆井液密度的計(jì)算式為 （313）??102PnfrmH???式中 ：預(yù)測(cè)地層孔隙壓力 KPa ：井底負(fù)壓設(shè)計(jì)值 KPaP nP ：井深 m ：鉆井液密度 g/cm3Hm?欠平衡鉆井中鉆井液密度的設(shè)計(jì)以地層孔隙壓力的預(yù)測(cè)技術(shù)為前提，預(yù)測(cè)的精確程度直接關(guān)系到鉆井液密度設(shè)計(jì)及鉆井作業(yè)的成敗。 預(yù)測(cè)地層空隙壓力 鉆具組合數(shù)據(jù)井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)井身負(fù)壓值設(shè)計(jì)值計(jì)算環(huán)空壓耗值合理鉆井液密度 圖 32 鉆井液密度設(shè)計(jì)圖 目前應(yīng)用的欠平衡鉆井液體系常規(guī)鉆井液當(dāng)鉆遇某些高壓地層時(shí)，由于常規(guī)鉆井液的循環(huán)液柱壓力低于地層孔隙壓力，使井底壓力自然處于欠平衡狀態(tài)，因此可以應(yīng)用常規(guī)鉆井液進(jìn)行邊噴邊鉆。使用氣流體鉆井時(shí),需要在井場(chǎng)配備專用鉆井設(shè)備,還需有井口防噴器、旋轉(zhuǎn)頭、密封鉆桿、巖屑排除管匯及測(cè)量?jī)x表等。其優(yōu)點(diǎn)類同于空氣鉆井，缺點(diǎn)是需要的空氣量比空氣鉆井多 20%~40%，實(shí)際需要量還要高些，否則井下不安全，且在超深井中,易腐蝕鉆具。在鉆進(jìn)過(guò)程要注意空氣的分離和防腐，防沖蝕等問(wèn)題，要求有配套工藝和地面充氣設(shè)備。穩(wěn)定泡沫是指空氣（氣體） 、液體發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑配成的分散體系，穩(wěn)定泡沫能與各類電解質(zhì)、原油及鉆井作業(yè)過(guò)程的污染物配伍，且能處理水，主要用于保護(hù)油氣層損害，低壓油氣層及枯竭層、永凍地區(qū)（20~8 0℃）及地?zé)峋@井。當(dāng)空心玻璃球的密度為 ,而微型空心玻璃球的密度為 ，抗破壞壓力為~。在欠平衡鉆井期間，地層流體不斷地侵入環(huán)空，侵入量的大小與地層產(chǎn)能狀況、井底欠壓值等因素密切相關(guān)。欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容是：實(shí)時(shí)采集鉆井過(guò)程的相關(guān)鉆井機(jī)械參數(shù)、水力參數(shù)、鉆井液性能參數(shù)以及其它與鉆井相關(guān)的參數(shù)，并結(jié)合實(shí)時(shí)的井眼參數(shù)，實(shí)時(shí)分析、預(yù)測(cè)井下的欠壓值等。第二種方式是采用偵聽方式直接從錄井終端截取。第三步對(duì)于將來(lái)不配備的欠平衡鉆井仍然采用常規(guī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)方法、配備傳感器。其數(shù)據(jù)的采集、分析及處理是以圖形、曲線和數(shù)據(jù)表的形式實(shí)現(xiàn)的。起下鉆作業(yè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：底部鉆具與井眼幾何狀態(tài)顯示、壓力波動(dòng)監(jiān)測(cè)、裸眼靜止時(shí)間監(jiān)測(cè)、鉤載增減量監(jiān)測(cè)（判斷超拉與遇阻）總池體積凈增量監(jiān)測(cè)（判斷井涌、井漏） 。根據(jù)地層壓力合理設(shè)計(jì)鉆井液的密度，能夠保證井壁穩(wěn)定、保障鉆井安全和提高鉆速。如通過(guò)壓力、液位、泵沖、氣體流量等傳感器和錄井儀實(shí)時(shí)采集的各種信號(hào)經(jīng)放大器放大、處理、變換后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)中，經(jīng)內(nèi)置的計(jì)算軟件計(jì)算出井底壓力，可作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的依據(jù)。設(shè)定誤差范圍之內(nèi)。 欠平衡鉆井技術(shù)應(yīng)用事例 針對(duì)大慶長(zhǎng)桓東部?jī)?chǔ)層的特點(diǎn)，用常規(guī)鉆井方法無(wú)法打開儲(chǔ)層，不但鉆速低，經(jīng)常發(fā)生漏失、卡鉆等事故，而且還容易造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害，勘探成功率低。欠平衡鉆井液體系為水包油鉆井液體系，鉆探的目的是采用欠平衡鉆井技術(shù)解放儲(chǔ)層，從而達(dá)到準(zhǔn)確評(píng)價(jià)該區(qū)含氣情況，突破產(chǎn)能關(guān)，提高該區(qū)勘探成功率和勘探精度。鉆井液密度窗口的設(shè)計(jì)：經(jīng)對(duì)大慶長(zhǎng)桓以東營(yíng)城組孔隙壓力和坍塌壓力研究，可確定其欠平衡鉆井液的密度窗口在 ? g/cm3 之間。其中 為氣泡半徑， 為黏滯系數(shù)， 為氣體??4aVv???mg?a?V上升速度， 為鉆井液密度， 為氣體上升距離，因此，氣泡運(yùn)動(dòng)方程如?y（321）所示為： ??34dvgaVvmgt?????變換得式（322）： 23mydydtt??????通過(guò)一系列數(shù)學(xué)求解得出圖（44）所示小球半徑與上升時(shí)間關(guān)系。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，實(shí)時(shí)控制節(jié)流閥的開啟度，控制套壓在 300psi 以下，從而控制溢流，做到“邊噴邊鉆” ，理論計(jì)算值與實(shí)際監(jiān)測(cè)值符合率 85％以上。實(shí)鉆過(guò)程中，（?） ；?。在正常鉆進(jìn) 圖 46 壓力與井深關(guān)系曲線過(guò)程中，? 之間。因此，在此期間決不能因油氣量的增加而繼續(xù)增大回壓，以免造成過(guò)平衡鉆進(jìn)或壓滿、壓死目的層。在此期間應(yīng)隨時(shí)注意泵壓的變化，當(dāng)泵壓繼續(xù)減少時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使泵壓回升，避免欠平衡鉆進(jìn)過(guò)程中油氣侵入量急劇增加而導(dǎo)致壓力失控。(4)欠平衡鉆井過(guò)程中井筒流動(dòng)是一個(gè)氣、液、固三相流動(dòng)，文中用兩相流動(dòng)模型研究了直井筒的流態(tài)和攜巖問(wèn)題，建立了兩相流數(shù)學(xué)模型。(6)一般的井漏主要是由于井底壓力高于地層壓力所引起，大的惡性井漏往往是裂縫網(wǎng)絡(luò)較好，縫、洞發(fā)育相連的地層。(7)欠平衡鉆井中井底負(fù)壓值的設(shè)計(jì)涉及到油藏、地質(zhì)以及地面設(shè)備的工作能力等因素設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每項(xiàng)因素精確分析，以完成井底負(fù)壓值的合理設(shè)計(jì)，一般經(jīng)驗(yàn)是欠平衡鉆井井底負(fù)壓值應(yīng)維持在 13MPa。(10)欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)對(duì)鉆井全過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和分析，依據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，確保欠平衡鉆井安全順利的完成