井筒多相流动特性及在压井中的应用

本书系统介绍了压井中井筒多相不稳定流动方面的知识，分别阐述了溢流演变过程及识别方法、压井井筒多相压力计算方法、关井、裂缝型定容体溢流压井方法、压井方法优选、压井计算方法及压井步骤等内容，对常规压井及非常规压井的工艺及压井过程中的多相不稳定流参数变化规律做了详尽的分析。
井筒不稳定流的预测及控制技术在工业中应用广泛，尤其在石油行业更为普遍，可以用于固井、压裂返排、钻井、采油等。压井的目的是把井下油层压住，使其在钻井射孔或作业时不发生井喷，保证试油和作业安全，同时保证施工后油层不因为压井而受到污染损害。本书将井筒不稳定流应用于压井作业中，为压井井筒多相流动的研究提供理论指导。
本书可作为大、中专院校石油工程等相关专业课程的课外参考书，还可作为相关科研人员和现场工程师的参考用书。

第1章 井控技术基本概念 1
1.1 井控技术发展历程 1
1.2 井控技术相关基本概念 1
1.3 井控压力相关概念 2
1.4 井控失控的危害及处理方法 7
1.4.1 井控失控的危害 7
1.4.2 井喷失控处理方法 7
1.4.3 井控作业中易出现的错误做法 7
1.5 常用压井技术 8
第2章 溢流演变过程及识别方法 10
2.1 溢流发生后应采取的措施 10
2.2 井涌余量 11
2.3 排除溢流的原理和方法 12
2.4 溢流识别 13
2.4.1 气体来源类型判断思路 13
2.4.2 气体侵入井底钻井条件建立 13
2.5 溢流风险显示 14
2.5.1 溢流的特征显示 14
2.5.2 不同作业时溢流的显示情况 15
2.6 溢流压井法推荐 17
第3章 压井井筒多相压力计算方法 18
3.1 瞬态井筒压力计算方法 18
3.1.1 井筒多相流基本方程 18
3.1.2 地层溢流判断及动态模型 24
3.1.3 模型的求解 29
3.2 稳态井筒压力计算方法 32
3.2.1 稳态多相压力模型 32
3.2.2 稳态多相压力求解方法及步骤 33
3.3 一种简易的井筒多相压力计算方法 37
3.4 压井节流循环环空多相流井筒压力影响因素分析 38
3.4.1 节流循环环空多相流运移规律分析 38
3.4.2 节流循环过程节流阀动作回压传递速度分析 39
3.5 一种考虑虚拟质量力的气液两相压力波色散经验模型 40
3.5.1 模型建立 41
3.5.2 求解及验证 41
3.5.3 控压钻井压力波色散影响因素分析 43
3.5.4 裂缝型地层自动压井环空多相压力波速特性分析 46
第4章 关井 51
4.1 关井方法 51
4.1.1 软关井 51
4.1.2 硬关井 52
4.1.3 半软关井 52
4.2 关井程序 52
4.2.1 钻进工况 53
4.2.2 起下钻杆工况 53
4.2.3 起下钻铤工况 53
4.2.4 空井工况 54
4.3 关井时最关键的问题 54
4.3.1 关井要及时果断 54
4.3.2 关井不能压裂地层 54
4.4 短期关井后井内压力的变化 55
4.4.1 关井后井眼内各种压力的平衡关系 55
4.4.2 关井立压和套压的三种显示 56
4.4.3 关井后井内压力计算数学模型 57
4.4.4 关井后井筒压力数学模型求解 57
4.4.5 关井后井筒压力实例分析 59
4.5 长期关井后井内压力的变化 61
第5章 裂缝型定容体溢流压井方法 63
5.1 定容体分类 63
5.1.1 定容体地层平均压力及溢流量耦合数学模型建立 64
5.1.2 定容体地层平均压力及溢流量求解步骤 67
5.1.3 基于现场录井数据的定容体体积估算方法 68
5.2 SB高压裂缝型气藏出气规律分析 69
5.2.1 SB111X井奥陶系出气规律分析 69
5.2.2 SB53-2H井裂缝型气藏出气规律分析 70
5.3 溢流主控因素分析 72
5.3.1 裂缝型溢流主控因素分析 72
5.3.2 裂缝型漏失主控因素分析 73
5.4 钻井溢流特征与典型储层特性关联关系 75
5.4.1 溢漏敏感因素正交试验设计 75
5.4.2 溢漏敏感因素正交试验结果分析 76
5.5 循环排气井筒压力分析 78
5.5.1 SB111X井与SB53-2H井循环排气井筒压力分析 78
5.5.2 SB111X井与SB53-2H井循环排气流型分析 79
5.6 基于多相波动压力的控压钻井安全下钻目标回压控制方法 79
第6章 压井方法优选 84
6.1 压井主要影响因素 84
6.2 压井方法的选择 85
6.2.1 建立熵权压井优选方法 85
6.2.2 压井方法优选程序编制 87
6.2.3 压井优选方法验证 87
6.3 现有压井工艺利弊分析 90
6.3.1 压井案例调研统计 90
6.3.2 压井案例经验分析 92
6.3.3 压井工艺参数分析 92
6.4 压井失败关键原因分析 94
6.4.1 压井方法成功与失败原因分析 94
6.4.2 典型井压井失败关键原因分析 95
第7章 压井计算方法及压井步骤 96
7.1 平推法压井 96
7.1.1 平推法适用条件模型 96
7.1.2 压井液排量设计模型 98
7.1.3 井筒多相流压力模型 99
7.1.4 YB7C-1井压井实例分析 103
7.1.5 平推法压井施工准备 109
7.1.6 平推法压井基本步骤 112
7.1.7 平推法压井施工注意事项 113
7.1.8 顺南5井平推法压井实例 113
7.2 动力法压井 115
7.2.1 动力法压井适用条件 115
7.2.2 动力法压井井筒水力学模型 116
7.2.3 牛顿压井液摩阻计算模型 118
7.2.4 宾厄姆压井液摩阻计算模型 119
7.2.5 幂律压井液摩阻计算模型 120
7.2.6 钻头压降计算模型 121
7.2.7 溢流压井关键参数设计 121
7.2.8 动力法压井施工准备 122
7.2.9 救援井的施工要求 125
7.2.10 动力法压井基本步骤 125
7.2.11 动力法压井施工注意事项 126
7.2.12 清溪1井动力法压井实例 127
7.3 置换法压井 128
7.3.1 置换法适用条件 128
7.3.2 置换法压井计算模型 128
7.3.3 置换法压井计算步骤 130
7.3.4 地层压力和气体高度的计算 131
7.3.5 开井时排出体积的条件 132
7.3.6 置换法压井套压控制方法 134
7.3.7 置换法压井施工准备 135
7.3.8 置换法压井基本步骤 138
7.3.9 置换法压井施工注意事项 140
7.3.10 河坝1井置换法压井实例 140
7.4 工程师法压井 142
7.4.1 压井步骤 142
7.4.2 工程师法压井过程中立压及套压变化规律 142
7.4.3 压井作业中应注意的问题 143
7.4.4 工程师法压井软件开发 144
7.4.5 工程师法压井施工单 144
7.5 司钻法压井 144
7.5.1 司钻法压井步骤 145
7.5.2 司钻法计算步骤 146
7.5.3 司钻法施工步骤 147
7.6 边循环边加重法 148
7.7 低节流压井法 148
7.8 强行下钻法 150
7.8.1 强行下钻法注意事项 150
7.8.2 强行下钻法准备工作 151
7.8.3 强行下钻法实施步骤 151
7.9 钻具离开井底压井法 153
7.10 强换井口法 154
7.10.1 强换井口法准备工作 154
7.10.2 强换井口法实施步骤 154
7.10.3 强换井口法注意事项 155
7.11 空井压井 155
7.12 起下钻中发生溢流后的压井 155
7.13 漏喷同存的压井方法 156
7.14 平衡点法 157
7.14.1 平衡点的计算 158
7.14.2 平衡点法的压井排量控制 158
7.14.3 平衡点法的压力控制 158
参考文献 160
附录1 溢流压井法推荐选择表 161
附录2 压井节流循环环空多相流井筒压力影响因素分析数据 162
附录3 压井施工单 169
附录4 典型井压井施工参数输出结果 172
附录5 压井事故案例 179