羽状水平井欠平衡钻井环空流特性及其优化策略

本文主要探讨了羽状水平井欠平衡钻井的环空流动特性研究，该技术在国内外煤层气开发中得到了广泛应用，旨在通过减少储层伤害和提升低渗储层的煤层气采收率。作者张义鲜、保安、周卫东等人对中国石油勘探开发研究院廊坊分院、中国地质大学工程技术学院等机构的研究进行了深入分析。 首先，文章构建了物理模型和数学模型来研究这一技术的关键技术特征。他们发现，随着泥浆排量的增加，井底压力呈现出单调递增的趋势。在同一泥浆排量下，环空注气量的大小直接影响井底压力，注气量越大，井底压力则越低。这种现象表明，通过控制注气量可以有效地管理井下压力环境。 在羽状井的井筒环空中，水平段的特点是静液压力占据主导，因此空隙率和混相流体流速的增长较为有限，混相流体的密度会略有降低，同时压降损失也相对较少。而在竖直井筒内，空隙率和混相流体流速从井底开始逐渐增大，当环空压力降低到一定程度后，由于气液滑脱效应，这些参数会出现显著增加。 环空内的混相流体密度变化则与空隙率相反，它随着压力的降低而减小，直到井口附近。井底压力和环空注气量的变化规律对于理解和优化钻井过程中的压力控制至关重要，这对于保证钻井安全、减少井下复杂情况的发生具有实际意义。 关键词包括“煤层气”、“羽状水平井”、“欠平衡钻井”、“流动特性”、“环空压降”、“井底压力”和“环空注气量”。这些关键词反映出论文的核心研究内容和应用领域，即针对“三低”类型的煤层，通过羽状水平井的欠平衡钻井技术改善开采效率和储层保护。 这篇文章深入探讨了羽状水平井欠平衡钻井的环空流动特性，对于提高煤层气开采效益、优化井下操作策略以及保证钻井过程的安全性具有重要的理论和实践价值。