深度学习在油气产量预测中的研究进展与技术展望 被引量：3

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作者 郭子熙 马骉 +5 位作者 张帅 张舒 邓慧 陈东 陈怡羽 周嵩锴 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期88-98,共11页

随着大数据和人工智能的不断进步,数字和智能化的油气产量预测技术已经成为石油天然气行业发展的新趋势。深度学习与油气产量预测的有效结合为解决非常规油气和复杂场景下的产量预测等问题提供了新的方案与策略。为此,在系统回顾油气产... 随着大数据和人工智能的不断进步,数字和智能化的油气产量预测技术已经成为石油天然气行业发展的新趋势。深度学习与油气产量预测的有效结合为解决非常规油气和复杂场景下的产量预测等问题提供了新的方案与策略。为此,在系统回顾油气产量预测技术发展历程的基础上,重点阐述了基于深度学习方法的油气产量预测技术的应用现状及关键流程,归纳了油气产量预测领域的特征工程以及不同场景下的神经网络构建方法,最后深入探讨了智能油气产量预测技术的未来发展方向。研究结果表明:(1)油气产量预测技术发展历程主要划分为传统油气产量预测方法、机器学习方法和深度学习方法 3个阶段;(2)深度学习方法已大量应用于油气产量预测研究中,尤其在复杂地质条件下的非常规油气领域,该技术表现出了良好的应用前景;(3)多样化的神经网络构建方法能够解决不同场景下的精细化油气产量预测需求;(4)需进一步加强人工智能领域与油气领域跨学科理论技术研究,促进两者在理论技术和生产实践等方面的深入融合;(5)智能油气产量预测技术未来可在实时预测与优化、数据融合与增强、物理约束与解释和模型更新与适应等方面开展深度攻关研究。结论认为,深度学习模型可显著提高油气产量预测技术的准确性和可靠性,为复杂气藏及非常规油气开发提供参考和指导,建议继续深化人工智能与油气行业应用等方面的有机结合,以推动油气行业的技术创新和高质量发展。 展开更多

关键词 机器学习 深度学习 人工智能 产量预测 非常规油气

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砂岩地层可钻性预测方法:微观结构与矿物组分模型 被引量：1

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作者 石祥超 陈帅 +2 位作者 肖文强 焦烨 王兆巍 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期98-108,共11页

准确的地层岩石可钻性评价能够为钻井工艺、工具的优化提供可靠依据,但由于钻井井下取心难度大、成本高,大多数情况下仅能提供关键层位的岩心,难以满足全井段岩石可钻性评价的需要,随着钻井技术向超深地层发展,更加需要连续的岩石可钻... 准确的地层岩石可钻性评价能够为钻井工艺、工具的优化提供可靠依据,但由于钻井井下取心难度大、成本高,大多数情况下仅能提供关键层位的岩心,难以满足全井段岩石可钻性评价的需要,随着钻井技术向超深地层发展,更加需要连续的岩石可钻性评价结果。为此,以砂岩为研究对象,利用岩石薄片图像获取了砂岩矿物颗粒的轮廓,获得了微观结构量化指标,研究了砂岩微观结构与可钻性的关系,通过回归分析得到了基于矿物组分和微观结构的可钻性预测模型,实现了基于砂岩的微观结构特征和矿物组分特征的砂岩地层可钻性预测。研究结果表明:①砂岩可钻性随着石英含量的增加而增强,随着斜长石含量的增加而减弱,矿物颗粒的压实度、粗糙度、粒度均匀性和互锁指数与砂岩可钻性没有显著相关性;②砂岩内部矿物颗粒的尺寸越大、圆度越小,对应的可钻性也越弱;③基于石英和斜长石含量预测岩石可钻性的精度高于0.68,基于微观结构和矿物成分综合预测可钻性的精度高于0.83。结论认为,该方法能通过随钻岩屑矿物含量和微观结构特征综合预测砂岩可钻性,具有快速、高效、低成本的特点,降低了可钻性获取成本,在石油工程领域具有重要的应用前景和价值。 展开更多

关键词 砂岩 可钻性 微观结构 岩屑 地层 石英 斜长石 预测模型

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深层页岩气井压裂窜扰—生产一体化数值模拟

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作者 王强 王玉丰 +5 位作者 赵金洲 宋毅 沈骋 胡永全 李小伟 杨郁 《天然气工业》 北大核心 2025年第8期53-66,共14页

中国深层页岩气资源量丰富,但其储层中裂缝带、断层等结构弱面发育,井工厂水平井压裂作业模式下井间窜扰频发,严重影响了深层页岩气井产能的发挥。为此,针对当前深层页岩气井井间裂缝交汇及其对气井产能影响规律认识不清的问题,基于有... 中国深层页岩气资源量丰富,但其储层中裂缝带、断层等结构弱面发育,井工厂水平井压裂作业模式下井间窜扰频发,严重影响了深层页岩气井产能的发挥。为此,针对当前深层页岩气井井间裂缝交汇及其对气井产能影响规律认识不清的问题,基于有限离散元方法和嵌入式离散裂缝模型构建了复杂裂缝扩展—渗流一体化模型,采用微地震数据及商业软件验证了模型的可靠性和准确性,并研究了裂缝窜扰对页岩气水平井产能的影响机制,基于对4类典型储层的分析,定量优化了不同类型压裂段施工规模。研究结果表明:①天然裂缝和小断层越发育,响应井压裂裂缝长度、停泵后裂缝二次扩展长度越长,引发井间裂缝窜扰发生时间越早,压力涨幅越高,激动井压裂后储层改造效率越低;②压窜后继续增加压裂规模对提高激动井页岩气产量效果有限,对于低风险窜扰段,激动井累计产气量随压裂规模呈近线性增加,对于中、高风险窜扰段,激动井累计产气量在压窜前呈近线性增加,在压窜后呈缓慢增加或不增加趋势;③随着窜扰风险增加,激动井第一次压裂最优规模逐渐降低,后续可采用一次或多次暂堵压裂措施以提高页岩储层改造效率。结论认为,该认识厘清了井间窜扰程度对气井产能的影响,提出了针对不同窜扰风险储层的最优施工方案及暂堵等应对措施,为深层页岩气开发工艺优化提供了理论指导和实践依据。 展开更多

关键词 深层页岩气 有限离散元 嵌入式离散裂缝模型 压裂窜扰 产能模型 拉链式压裂

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基于序贯高斯-协克里金法的孔隙压力钻前预测

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作者 汤明 郭欣钰 +4 位作者 何世明 邹露 张光福 孔令豪 邓祥华 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期109-120,共12页

准确预测孔隙压力对于安全钻进具有重要意义,但现有钻前地层孔隙压力预测方法误差大,不能很好地指导钻井工程设计和钻井施工,导致井漏、溢流等事故多发频发。为实现钻前地层孔隙压力的准确预测,利用孔隙度修正后的声波时差数据建立了单... 准确预测孔隙压力对于安全钻进具有重要意义,但现有钻前地层孔隙压力预测方法误差大,不能很好地指导钻井工程设计和钻井施工,导致井漏、溢流等事故多发频发。为实现钻前地层孔隙压力的准确预测,利用孔隙度修正后的声波时差数据建立了单井孔隙压力预测新模型,结合工区三维地质构造,形成了基于序贯高斯-协克里金法的三维孔隙压力预测新方法,并构建了孔隙压力三维数据体,实现了孔隙压力钻前预测。研究结果表明:①模型综合利用了声波时差和地层孔隙度这两种随深度变化的地层物性参数,使得孔隙压力的计算过程更符合地层的实际构造,与未考虑孔隙度影响相比,修正模型的平均绝对误差由12.92%降低到3.52%;②序贯高斯-协克里金插值算法同时兼顾了裂缝断层区域的随机性和非裂缝断层区域的连续性,基于孔隙压力三维数据体预测得到的钻前孔隙压力预测值与实钻数据吻合较好,误差介于±10%;③建立的蓬莱气区上部碎屑岩重点层段三维孔隙压力数据体可有效实现工区单井复杂工况分析、钻前孔隙压力以及风险预测等工作。结论认为,基于序贯高斯—协克里金法的孔隙压力钻前预测方法能够实现钻前孔隙压力的准确预测,计算结果三维可视化,为井身结构设计以及钻井液密度设计提供依据,为油气资源的安全经济高效勘探开发提供了理论和技术支撑。 展开更多

关键词 三维孔隙压力 压力展布 钻前预测 序贯高斯-协克里金法 地质建模 碎屑岩

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衰竭底水气藏注CO_(2)提高天然气采收率与碳封存机理 被引量：8

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作者 张烈辉 熊伟 +5 位作者 赵玉龙 文绍牧 曹正林 刘莉莉 罗山贵 汪永朝 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期25-38,I0001,共15页

气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对C... 气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、注采方案对注CO_(2)提高气藏采收率影响、盐度对注CO_(2)提产及封存影响等目前认识不清的问题开展了CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡规律及注CO_(2)提采与封存数值模拟研究。研究结果表明:①随着盐度增加,CO_(2)和CH_(4)在盐水中的溶解度降低,液相的密度和黏度增加,盐度对气相性质几乎没有影响;②随着压力增加,CO_(2)和CH_(4)在液相中的溶解度均增加,气相、液相密度和黏度均增加,液相偏差因子随压力增加而增加,气相偏差因子先减小后增加;③同注同采方案CH_(4)产量更稳定且产出的CO_(2)少,而先注后采方案则会加速CO_(2)与CH_(4)的混合,CO_(2)封存量低,前者更适合注CO_(2)提采及封存;④在不考虑盐析效应的前提下,盐度对CH_(4)采收率和CO_(2)封存量的影响几乎可以忽略不计,不同盐度的衰竭底水气藏中CH_(4)采收率均超过80%、CO_(2)封存率均超过99%,短期注CO_(2)过程中,CO_(2)主要以气态或超临界态的形式被封存,少部分CO_(2)溶解在液相中,100年后CO_(2)在液相中的溶解质量分数约为5%。结论认为,衰竭底水气藏注CO_(2)能增压补能、驱替置换残余天然气,提高采收率并实现碳封存。 展开更多

关键词 衰竭底水气藏 注二氧化碳 提高气藏采收率 碳封存 e-CPA状态方程 CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-Nacl体系 相态变化规律

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基于“扩缝串洞”理念的超深层小缝洞群碳酸盐岩储层改造数值模拟 被引量：3

6

作者 罗志锋 程龙 +3 位作者 谢耀增 刘举 张雄 罗攀登 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期80-95,共16页

随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩... 随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩储层的天然气产能潜力,基于小缝洞群碳酸盐岩储层特征,构建了多尺度离散缝洞方法,建立了考虑岩石变形、裂缝延伸、酸液流动反应、温度变化的热流固化多场耦合数值模型,最后提出了以多级转向扩面积、精准控黏串缝洞、定点生酸扩缝长为核心的“扩缝串洞”缝控改造理念,并对小缝洞群碳酸盐岩储层“扩缝串洞”缝控改造方式进行了优化分析。研究结果表明:①多级交替注入形成的黏性指进现象可以促进缝控改造面积的增加和裂缝非均匀刻蚀,从而提高改造后的产能,且缝控改造效果最佳;②酸液注入黏度比增加,缝控改造无因次产能指数呈现先增大后减小的规律,当黏度比超过30,缝控改造无因次产能指数开始迅速减小,缝控改造中酸液交替黏度比需控制在25~35区间;③酸液用量越大,缝控改造面积及改造后无因次产能指数越大,但对于一定地层参数和单井控制面积的缝控改造存在极限酸液用量,超过该酸液用量后缝控面积趋于极限值,而无因次产能指数仍随酸液用量的增加而稳定增大。结论认为,提高缝控改造面积和激活动用小缝洞群是小缝洞群碳酸盐岩储层提产的关键,该认识为超深层小缝洞群碳酸盐岩气藏的高效开发提供了理论指导。 展开更多

关键词 超深层 碳酸盐岩储层 缝控改造 扩缝串洞 多场耦合 酸压 裂缝延伸

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考虑深井井下动力钻具影响的钻柱粘滑振动规律 被引量：4

7

作者 石祥超 焦烨 +2 位作者 刘景涛 王兆巍 陈帅 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期87-97,共11页

油气勘探开发统计数据显示,深井钻井过程中粘滑振动频发,占钻进时长的50%以上,严重影响了钻井井下安全,延长了钻井周期,增加了钻井成本。由于深井钻柱结构较为复杂,井下动力钻具应用普遍,但动力钻具对井底钻头粘滑振动的影响规律缺乏深... 油气勘探开发统计数据显示,深井钻井过程中粘滑振动频发,占钻进时长的50%以上,严重影响了钻井井下安全,延长了钻井周期,增加了钻井成本。由于深井钻柱结构较为复杂,井下动力钻具应用普遍,但动力钻具对井底钻头粘滑振动的影响规律缺乏深入研究,目前尚未有学者提出深井动力钻具下的钻柱全尺寸动力学模型。为此,基于弹簧集中质量原理,建立了包含井下动力钻具的粘滑振动仿真模型和螺杆钻具输出参数的计算模型,研究了螺杆钻具、扭力冲击器及两种工具复合使用对钻头粘滑振动的影响,并基于模型分析了现场实钻案例。研究结果表明:(1)使用螺杆钻具复合钻进时,转盘转速与螺杆转速对粘滑振动影响较大,复合转速越大,越有利于消除粘滑振动;(2)钻压和钻头尺寸越大,需要消除粘滑振动的转速就越大;(3)在保证水力参数的情况下,螺杆输出较高的扭矩和转速,能够有效地抑制钻头粘滑;(4)扭力冲击器和螺杆钻具复合使用情况下,当螺杆钻具的输出参数不足以抑制粘滑振动时,提高扭力冲击器的冲击扭矩和冲击频率,可降低螺杆钻具的临界转速,抑制井底粘滑振动。结论认为,该动力学模型可以为深井合理使用动力钻具、避免粘滑振动和提高机械钻速提供有效的技术支撑,该理论新认识在指导钻井现场钻进,提高钻井效率和降低钻井成本等方面具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 深井 钻柱振动 粘滑振动 动力学 井下动力钻具 顺北区块 螺杆钻具 扭力冲击器

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高含硫气体井喷扩散模拟技术研究进展与展望 被引量：1

8

作者 马天寿 张东洋 +4 位作者 王旭东 李杉 张智 郭昭学 陈平 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期112-126,共15页

高含硫天然气井一旦发生井喷,含硫气体会迅速扩散,对人员的生命健康和环境安全造成巨大威胁。准确模拟井喷后高含硫气体的扩散过程,有助于掌握和了解有毒气体的扩散规律并制订有效的应急措施,进而避免或降低高含硫气体扩散造成的危害。... 高含硫天然气井一旦发生井喷,含硫气体会迅速扩散,对人员的生命健康和环境安全造成巨大威胁。准确模拟井喷后高含硫气体的扩散过程,有助于掌握和了解有毒气体的扩散规律并制订有效的应急措施,进而避免或降低高含硫气体扩散造成的危害。为此,在大量文献调研的基础上,分析了影响高含硫气体扩散的内部和外部因素,系统综述了高含硫气体扩散模拟技术的原理及其主要特点,最后展望了复杂地形和气象条件下井喷后高含硫气体扩散模拟技术的发展趋势。研究结果表明:①影响井喷后高含硫气体扩散的主要因素包括泄漏源、气象、地形地貌和物理化学作用等,需要综合考虑内外部因素的耦合作用才能准确模拟高含硫气体的动态扩散规律;②研究高含硫气体扩散规律的主要方法包括现场模拟试验、风洞模拟试验、数值模拟分析、数学模型及专业软件等,合理选择研究手段或方法可以更加准确地模拟高含硫气体的动态扩散规律,对指导应急和救援措施的制订与实施具有重要意义;③针对复杂地形和气象条件下的井喷后高含硫气体扩散问题,未来应结合人工智能技术,开发具备高含硫气体扩散模拟、泄漏监测预警、应急决策支持功能的综合性软件系统,发挥模拟—监测一体化作用。结论认为,提出的井喷后高含硫气体扩散过程模拟软件系统可为高含硫天然气勘探开发的安全性评价、应急和安全防控措施制订提供重要支撑,对于保障人民生命安全和保护自然环境具有重要作用。 展开更多

关键词 高含硫气体 井喷 影响因素 扩散模拟 实时监测 智能预警 应急决策

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高温高压高含硫气井镍基合金油套管适用性评价方法 被引量：1

9

作者 孙金声 王熙 +5 位作者 曾德智 杨建 李祚龙 罗建成 史胜垚 张林 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1-10,共10页

深层高温高压高含硫气藏腐蚀环境复杂且苛刻,井筒管柱合理选材是保障井筒完整性和安全的关键,目前仅以环境开裂和腐蚀速率为核心评价指标进行选材存在一定局限。为此,采用高温高压反应釜模拟了四川盆地东北部(以下简称川东北)地区某高... 深层高温高压高含硫气藏腐蚀环境复杂且苛刻,井筒管柱合理选材是保障井筒完整性和安全的关键,目前仅以环境开裂和腐蚀速率为核心评价指标进行选材存在一定局限。为此,采用高温高压反应釜模拟了四川盆地东北部(以下简称川东北)地区某高含硫气藏气井服役的井筒环境,以腐蚀速率、应力腐蚀损伤程度、抗外挤强度、抗内压强度、抗拉强度和成本为指标构建了镍基合金油套管适用性层次结构评价模型,评价了BG2532、G3和SM2550镍基合金管材在苛刻环境中的耐蚀性能、应力腐蚀损伤和强度衰减规律,并定量评价了上述3种镍基合金管材的适用性。研究结果表明:①模拟工况条件下BG2532、G3和SM2550的腐蚀速率都符合油田控制指标,且SM2550耐蚀性能最好,腐蚀速率为0.0083 mm/a;②应力腐蚀试验后,3种合金管材的屈服强度和抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率、硬化指数和断裂韧性都衰减,其中SM2550衰减率最小,力学性能较稳定;③依据适用性定量评价结果,川东北地区高含硫气井完井管材油管推荐选用顺序为:SM2550>BG2532>G3,套管选用顺序为:G3>SM2550>BG2532。结论认为,构建的高温高压高含硫气井镍基合金油套管适用性评价新方法为苛刻服役环境的油套管选材提供了有力依据,将有助于保障高含硫、特高含硫天然气的安全绿色效益开发。 展开更多

关键词 深层超深层 高含硫气藏 镍基合金油套管 评价指标 腐蚀速率 强度衰减 应力腐蚀

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基于自动机器学习的测井曲线重构技术 被引量：5

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作者 范翔宇 孟凡 +4 位作者 邓娟 赵鹏斐 廖思岚 陈雁 张千贵 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期38-54,共17页

测井曲线在获取地下储层和油气信息时常因仪器故障、井眼垮塌等因素,导致部分井段测井曲线缺失或失真。相较于传统的经验模型和多元回归分析的测井曲线重构方法,机器学习可以更好地重构测井曲线、精准表征曲线之间复杂的非线性关系,但... 测井曲线在获取地下储层和油气信息时常因仪器故障、井眼垮塌等因素,导致部分井段测井曲线缺失或失真。相较于传统的经验模型和多元回归分析的测井曲线重构方法,机器学习可以更好地重构测井曲线、精准表征曲线之间复杂的非线性关系,但其仍存在普适性差、试错成本高和自动化程度低等问题。为此,以数据处理与特征工程、模型选择与调优、模型保存与预测、模型解释与公平性检验为技术流程,将自动控制技术应用于多模型选择与超参数调优过程中,配合数据预处理和可视化后处理手段,形成了一种基于自动机器学习的测井曲线重构工作流构建方法,并在生产中进行了验证。研究结果表明:(1)自动机器学习中,基于树的贝叶斯优化搜索可以兼顾预测性能和计算效率的平衡;(2)多模型的选择优于单一模型,可解释性分析和公平性检验可以指导模型选择,保证模型的泛化性;(3)加入地质分层和岩屑录井的非数值信息,有助于进一步提升预测的精度;(4)缺失值处理和标准化方法的选择会对模型性能产生一定的影响。结论认为:(1)相比于传统的机器学习方法,自动机器学习能够更好地发挥多模型选择与优化调参的潜能,自动化地寻找适应于研究目标的模型;(2)自动机器学习在提升精度和效率的同时降低了人工干预和试错成本,使机器学习方法能够更好地应用于石油地质勘探领域的各类预测任务。 展开更多

关键词 测井曲线 曲线重构 自动机器学习 特征工程 模型选择

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高温深井温压耦合下流体性质对井筒压力的影响特性 被引量：3

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作者 刘平江 和建勇 +3 位作者 张晔 毕毅 张瑞华 杨谋 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2024年第3期288-295,共8页

深井高温高压环境对流体密度和流体流变参数影响较大,忽略其作用使得井筒压力认识不准确,制约着钻完井作业安全。基于能量守恒原理,建立了井筒温度计算模型,考虑流体流态对温度压力影响,建立了温压耦合条件下井筒压力计算方法,结合现场... 深井高温高压环境对流体密度和流体流变参数影响较大,忽略其作用使得井筒压力认识不准确,制约着钻完井作业安全。基于能量守恒原理,建立了井筒温度计算模型,考虑流体流态对温度压力影响,建立了温压耦合条件下井筒压力计算方法,结合现场实测数据验证了温度压力模型计算可靠性。研究表明:温度对流体密度和流变参数影响程度大于压力,随着井深增加,环空流体密度和动切力逐渐增大。随着循环时间增加,井底温度逐渐降低,环空流体密度、动切力及流性指数逐渐增大,而稠度系数逐渐降低;温压耦合条件下环空ECD低于未考虑工况,两者相差0.067 g/cm3。因此,若不考虑耦合对流体密度和流变参数影响时,使得设计流体密度偏低,易诱发溢流或井喷事故发生。该研究成果与认识为深层超深井井筒温度压力精细评价奠定了关键理论基础,降低了钻完井井下作业风险。 展开更多

关键词 高温高压 温压耦合 流体密度 流变参数 压力分布

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