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高温射流井底流场与参数影响分析

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【作者】 崔柳汪海阁纪国栋吕泽昊宋先知

【Author】 Cui Liu;Wang Haige;Ji Guodong;Lü Zehao;Song Xianzhi;CNPC Drilling Research Institute;State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum (Beijing);

【机构】 中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室

【摘要】 高温射流钻井过程中,高温流体在上返时易引起上部井壁岩石的裂解垮塌和钻柱持续高温,为实现安全高效钻井,提出了通过钻柱侧向注冷水的环空冷却方案,研究了射流速度、射流温度和冷水速度等参数对环空冷却效果的影响。研究结果表明:随着射流速度的增加,环空平均温度对射流速度的变化敏感性越来越弱,同时环空平均温度与射流温度呈线性关系。冷水速度存在某一临界值,该临界值与射流速度和井眼直径等因素有关,当冷水速度大于临界值时,既能够保证高温流体对井底的破岩效果,又可以对环空进行较好地冷却。研究中,临界值为射流速度的70%80%,高温射流与冷却水的临界流量比为0.91,且随井筒尺寸的增加而增大。高温射流破岩的能量利用率高,在深井硬地层中采用非接触式破岩可提高钻井速度。在实际较软地层钻井过程中,两侧冷却条件下的高温射流方案在需要进行扩眼钻进的地层具有一定的适用性。

【基金】 国家自然科学基金项目“高温射流冲击——热裂解耦合破岩机理与实验研究、高温射流井筒温度控制与携岩规律研究”(51504272,U1562212);中英牛顿联合基金地热项目“地热智能井钻完井关键技术与优化设计平台”(2016YFE0124600);中石油钻井新技术新方法“高围压下热力射流破岩效率实验研究”(2016A-3902);中石油创新基金项目“热力射流冲击——裂解耦合破岩机理研究”(2015D-5006-0308);教育部优秀博士论文作者专项基金项目“热力射流提高深井钻速可行性研究”(201352)
【所属期刊栏目】 钻井技术与装备 (2017年05期)
  • 【DOI】10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2017.05.001
  • 【分类号】TE248
  • 【下载频次】25
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