本发明专利技术公开了一种确定气举反循环最佳注气点方法，包括：获取井下参数，并设定时间节点t；钻具内进行合理网格划分，得到划分后的网格区域(i,j)，其中，纵向i＝1,2,3…m，径向j＝1,2,3…n；计算网格区域(i,j)的雷诺数以及液相速度分布；计算固相在网格区域内的初始状态；利用单元参数计算模块对参数进行计算；判断时间节点t是否计算达到纵向分段m；判断固相速度是否小于沉降速度；记录数据输出结果；本发明专利技术找到能保证岩屑顺利排出井口的注气点的极限位置，这为确定注气点以及注气量提供了重要参考。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气井井控，特别是一种确定气举反循环最佳注气点方法。
技术介绍
1、气举反循环钻井技术是典型“井底负压”钻探技术之一，相比于传统正循环其优势在于钻井效率高，事故发生率低，成本低等，是一种先进的钻井技术。气举反循环过程中，技术核心是在保证岩屑返出的基础上降低井漏概率。当注气量一定时，注气点选择越靠近井底可能会导致井底压力过大，从而造成漏失。因此需要在保证岩屑能顺利排出的前提下，注气点应选择靠近井口的位置。本专利技术目的在于找到能保证岩屑顺利排出井口的注气点的极限位置，这为确定注气点以及注气量提供了重要参考，以保证岩屑的排出防止卡钻，对气举反循环技术的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种确定气举反循环最佳注气点方法，其能够在气举反循环过程中，运用本专利技术的计算方法可分析在气举反循环下岩屑运移情况，解决了无法使用数值模拟软件模拟长距离岩屑运移，可以确定在注气量一定的情况下，保证井底压力不会过大的前提下，同时能最大程度上将岩屑排出的注气点的极限位置。这对于气举反循环技术的发展具有重要意义。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种确定气举反循环最佳注气点方法，包括以下步骤：
3、1)获取井下参数，并设定时间节点t；
4、2)钻具内进行合理网格划分，得到划分后的网格区域(i,j)，其中，纵向i＝1,2,3…m，径向j＝1,2,3…n；
5、4)计算液固两相在网格区域内的初始状态；
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p>6、5)利用单元参数计算模块对参数进行计算；7、6)判断时间节点t是否计算达到纵向分段m；
8、7)判断固相速度是否小于沉降速度；
9、8)记录数据输出结果。
10、作为本专利技术的进一步改进，在步骤1)中，所述井下参数包括井底压力，钻井液排量和钻井液流速。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤2)具体如下：
12、轴向划分以钻具底部为起点，径向划分以钻杆中心为起点；对井筒截面按径向分为n层，采用有限差分法对t时刻的液-固两相混相层空间定解域进行网格划分，以钻具底端为起点，z轴向上为正，依次取微元取m层，每一钻具轴向分段的长度δl为：
13、
14、式中：δl为轴向分段长度，m；ql为钻井液排量，m3/sω为钻杆截面积，m2；
15、作为本专利技术的进一步改进，步骤4)具体如下：
16、假设岩屑质量流量，颗粒数，将颗粒均匀分布于初始网格中：
17、初始固相质量：
18、
19、式中：mss为质量流量，kg/s；[n]为径向网格分层数；
20、初始单元的颗粒数：
21、
22、式中：ρs为固相密度，kg/m3vs为颗粒体积，m3；
23、初始空隙率cl(0)(0,n)：
24、
25、式中：v为计算单元体积，m3
26、初始滞留率h(0)(0,n)：
27、
28、式中：vl(j)为径向第j层的液相速度，m/s；cas为固相钻具截面上的面积浓度；
29、液相速度分布：
30、
31、式中：vlmax为液相最大速度，m/s；rj为径向第j层半径直径，m；r为钻杆直径，vl(j-1)为径向第j-1层的液相速度，m/s。
32、假设固相初始速度分布与液相分布相同，即：
33、vs(0)(0,j)＝vl(0)(0,j)
34、入口压力即为地层压力，如下所示：
35、p(t)(0)＝pb。
36、作为本专利技术的进一步改进，步骤5)具体如下：
37、首先从钻具中心开始计算单元的底部压力，然后根据运动方程解出在计算单元内的固相速度以及滞留率，之后得到计算单元内的固相质量，从而计算得出单元内的颗粒数以及空隙率，将所需参数计算完成后，计算下一单元，直到计算至边界层结束这一循环。
38、作为本专利技术的进一步改进，所述单元参数计算模块计算以下参数：
39、流量计算：
40、①质量流量：
41、m＝mss+ml
42、
43、式中：mss固相质量流量，kg/s；ml液相质量流量，kg/s；φ为钻头直径，m；v1钻进速度，m/s；
44、②固相体积流量：
45、
46、体积浓度计算：
47、①固相体积浓度：
48、
49、式中：qs为中固相体积流量，m3/s；n为单元内颗粒数量；vs为颗粒体积，m3；v计算单元体积，m3；
50、②液相体积浓度：
51、cl＝1-cs
52、③面积平均浓度：
53、
54、式中：ωs为固相在钻具截面所占面积，m2；
55、混合密度计算：
56、混合密度为每单位时间内通过钻具截面的液固两相混合物质量与体积之比：
57、ρm＝ρs·cs+ρl·cl
58、滞留率计算：
59、
60、混合粘度计算：
61、假设液固两相流动满足为均相流动，其混合物性参数同均相流模型，混合粘度采用guth粘度公式，其计算公式适用于固相体积分数较低的情况：
62、μm＝μl(1+2.5cs+14.1cs2)
63、沉降速度：
64、当浓度s<3％，在管道内颗粒的沉降速度与自由沉降速度接近：
65、
66、当浓度s>3％时，采用richardson-zaki公式对干涉沉降速度进行计算：
67、
68、式中：α、β为swanson形状系数，ka为面积指数；
69、对于管壁边界，除了考虑液固两相直接的作用力外，还需考虑固相与管壁之间的作用力，由于在假设条件下忽略了钻杆旋转的影响，因此固相受管壁的作用力为：
70、
71、式中：cw为近壁面浓度；ew为管壁恢复系数；vsw为管壁滑移速度，m/sc*为固相堆积状态下的体积浓度；
72、作为本专利技术的进一步改进，在步骤6)中，若时间节点t不等于纵向分段m，则说明在此次迭代计算过程还未结束，返回继续循环计算，若等于则进入下一步骤。
73、作为本专利技术的进一步改进，在步骤7)中，若计算轴向段m中所有网格单元内的固相速度小于沉降速度则计算结束，若有网格单元内的固相速度，则继续计算该单元下一时刻固相状态。
74、作为本专利技术的进一步改进，在步骤8)中，注气点的最佳位置为注气后边界层固相达到沉降速度的位置，可最大程度上保证岩屑的排出。
75、本专利技术的有益效果是：
76、本专利技术的确定气举反循环最佳注气点方法，可以在保证岩屑能顺本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，在步骤1)中，所述井下参数包括井底压力，钻井液排量和钻井液流速。
3.根据权利要求1所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤2)具体如下：
4.根据权利要求3所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤4)具体如下：
5.根据权利要求3所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤5)具体如下：
6.根据权利要求5所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，所述单元参数计算模块计算以下参数：
7.根据权利要求6所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，在步骤6)中，若时间节点t不等于纵向分段m，则说明在此次迭代计算过程还未结束，返回继续循环计算，若等于则进入下一步骤。
8.根据权利要求7所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，在步骤7)中，若计算轴向段m中所有网格单元内的固相速度小于沉降速度则计算结束，若有网格单元内的固相速度，则继续计算该单元下一时刻固相状态。
9.根据权利要求8所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，在步骤8)中，注气点的最佳位置为注气后边界层固相达到沉降速度的位置，可最大程度上保证岩屑的排出。
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【技术特征摘要】
1.一种确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，在步骤1)中，所述井下参数包括井底压力，钻井液排量和钻井液流速。
3.根据权利要求1所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤2)具体如下：
4.根据权利要求3所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤4)具体如下：
5.根据权利要求3所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，步骤5)具体如下：
6.根据权利要求5所述的确定气举反循环最佳注气点方法，其特征在于，所述单元参数计算模块计...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘璞，王治平，张瑞奇，康恒昌，葛川华，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：
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