井內(nèi)瞬態(tài)波動(dòng)壓力的研究目的及成因
�。�1）井內(nèi)瞬態(tài)波動(dòng)壓力的研究目的。鉆柱在充有流體的井內(nèi)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生附加壓力，下放鉆柱產(chǎn)生的附加壓力主要是激動(dòng)壓力。上起鉆柱產(chǎn)生的附加壓力主要是抽吸壓力。這兩個(gè)壓力系稱為鉆柱在充有流體的井內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)壓力。井內(nèi)波動(dòng)壓力可能使井內(nèi)壓力系統(tǒng)失去平衡而引起眾多井復(fù)雜情況和工程事故：
①油田資料統(tǒng)計(jì)表明25%的井噴直接由于起鉆速度過(guò)高產(chǎn)生抽吸壓力而引起；
�、谶^(guò)高的下鉆速度產(chǎn)生壓力激動(dòng)，壓漏地層引起井塌，卡鉆等惡性事故；
�、塾捎诔槲鼔毫κ沟貙恿黧w進(jìn)入井內(nèi)而污染泥漿；
�、芗�(dòng)壓力及在環(huán)空中引起的高返速是損害油氣層的兩個(gè)重要宏觀因素。因此，控制井內(nèi)波動(dòng)壓力值是防止井下復(fù)雜情況和工程事故，保護(hù)產(chǎn)層的重要措施。
（2）井內(nèi)瞬態(tài)波動(dòng)壓力的成因。運(yùn)動(dòng)管柱在充有流體的井內(nèi)產(chǎn)生波動(dòng)壓力的原因有以下三點(diǎn)：
�、俟苤鶑撵o止?fàn)顟B(tài)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)克服井內(nèi)鉆井液靜切力；
�、诠苤\(yùn)動(dòng)引起井內(nèi)鉆井液動(dòng)量變化；
�、圻\(yùn)動(dòng)管柱壁攜帶著的鉆井液與管柱運(yùn)動(dòng)方向同向流動(dòng)，同時(shí)從與其運(yùn)動(dòng)管柱相反方向排出。
2瞬態(tài)波動(dòng)壓力之間的比較影響井筒內(nèi)波動(dòng)壓力的因素主要有：
�、巽@柱及套管運(yùn)行速度；
�、诠苤\(yùn)行位置深度；
�、勐阊劬叽�；
④鉆泥漿性能（ρ，k，n）；
�、葶@頭的噴嘴直徑；
⑥地層對(duì)波動(dòng)壓力的影響；
�、邥r(shí)間t對(duì)波動(dòng)壓力的影響。
�。�1）在同一井深情況下瞬態(tài)波動(dòng)壓力之間的比較。已知一口井井深H=3000m，井的內(nèi)徑=63mm，外徑=119mm，泥漿的密度，粘度，開(kāi)泵時(shí)候的流量Q=10L/s，立管的壓力P=18.36MPa，求出波動(dòng)壓力和時(shí)間的關(guān)系，給出p-t關(guān)系示意圖。在開(kāi)泵條件下，可以看到，在同一時(shí)間條件，改變井深，所產(chǎn)生的波動(dòng)壓力將會(huì)發(fā)生變化。
�、僭陂_(kāi)泵的瞬間，波動(dòng)壓力將會(huì)在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)增加到一個(gè)值，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間的時(shí)候，波動(dòng)壓力將趨于平衡；
②開(kāi)泵的瞬間，井底波動(dòng)壓力的增加速度要比其他位置處波動(dòng)壓力增加速快；
�、鄯�(wěn)定時(shí)候在井底處的波動(dòng)壓力最大。
�。�2）在不同時(shí)間步長(zhǎng)情況下瞬態(tài)波動(dòng)壓力之間的比較。如圖2所示，我們可以清楚的看到，在相同井深條件下，不同的時(shí)間步長(zhǎng)，所產(chǎn)生的波動(dòng)壓力將不同。
�。�3）在不同開(kāi)泵時(shí)間情況下瞬態(tài)波動(dòng)壓力之間的比較。在不同的開(kāi)泵時(shí)間條件下，我們可以得到：
�、匍_(kāi)泵的時(shí)間越短，所產(chǎn)生的波動(dòng)壓力越大；
�、陂_(kāi)泵的時(shí)間越短，波動(dòng)壓力將在一個(gè)很短的時(shí)間范圍內(nèi)增加到峰值；
�、蹚�57秒的曲線可以清楚的看到，當(dāng)開(kāi)泵的時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)候，將不會(huì)發(fā)生波動(dòng)壓力。
（4）在不同井深情況下瞬態(tài)波動(dòng)壓力的比較。在不同井深情況下，我們可以得到：
�、匐S著井的深度的增加，波動(dòng)壓力達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間就越短；
②我可以送三條曲線的比較可以看清楚，在相同的開(kāi)泵時(shí)間條件下，所有井深的最后波動(dòng)壓力都將是一樣的；
�、畚覀兛梢詮膱D中看清楚，井越深，它在短時(shí)間所產(chǎn)生的波動(dòng)壓力越大，所以我們?cè)谑┕さ臅r(shí)候就更加的要注意。
3結(jié)語(yǔ)
�。�1）將不穩(wěn)定流理論用于井內(nèi)水力系統(tǒng)的瞬變過(guò)程分析，為經(jīng)典流體力學(xué)的應(yīng)用開(kāi)辟了新的領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)鉆井和保護(hù)油氣層工作將起很大的推動(dòng)作用。
�。�2）通過(guò)瞬態(tài)波動(dòng)壓力和時(shí)間的關(guān)系曲線知道，在開(kāi)泵時(shí)間一定的情況下，波動(dòng)壓力隨時(shí)間的增加由波動(dòng)狀態(tài)逐漸增加最后趨于平穩(wěn)。
�。�3）通過(guò)瞬態(tài)波動(dòng)壓力和時(shí)間的關(guān)系圖我們可以清楚的知道出現(xiàn)最大壓力的地方，及時(shí)采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒�，避免井下�?fù)雜事故的發(fā)生。
（4）泵在開(kāi)停泵時(shí)，將在井下產(chǎn)生壓力波動(dòng)，直至泵建立穩(wěn)定循環(huán)時(shí)，壓力波動(dòng)消失。因此，在管柱靜止時(shí)，猛開(kāi)合急停泵都可能造成井漏或地層流體進(jìn)入井內(nèi)。
�。�5）測(cè)波動(dòng)壓力知，運(yùn)動(dòng)管柱引起的井內(nèi)波動(dòng)壓力與管柱運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上存在滯后，即當(dāng)管柱運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大值時(shí)，波動(dòng)壓力峰值并非同時(shí)出現(xiàn)，而是滯后一段時(shí)間。當(dāng)管柱停止運(yùn)動(dòng)后，波動(dòng)壓力仍然存在，隨后逐漸消失。 |
