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气体钻井用于储层钻进,是国际上二十世纪术发展起来的新技术。由于气体钻井具有能大幅度提高机械钻速、节约成本、遏制恶性井漏、有效地防止储层伤害以获得最大原始产能等优点,从而在油气田开发中起到了重要作用。 在钻井过程中,准确地发现油气层、及时了解储层的物性情况,对油气勘探、开发工作至关重要。常规过平衡钻井方式打开油气层时,井底压力高于地层压力,钻井流体会向地层渗滤甚至漏失。由于地层流体不能进入井筒,过平衡钻井时要确定油气层一般都通过岩屑录井、气测录井、岩心分析、荧光等来实现。但是,要确定储层的产能和地层参数需要通过钻柱测试(Drilling Stem Test,DST)或缆式中途测试(Repeat Formation Test,RFT)等才能实现。 而对于气体钻井,由于钻进时井筒流动压力远远低于地层孔隙压力,储层流体就不断地流入井筒,并返出到地面。气体钻井的这一“边喷边钻”特点实际上包含了储层性质的丰富信息:一方面很容易发现储层;另一方面,对这些信息进行收集、处理、解释,可以实现钻井过程中的储层动态评价,从而使气体钻井在油气田勘探中发挥重要作用。 本论文针对气体钻井的随钻储层评价着重进行了研究,并取得了下列可以使用的相应成果: ● 气体钻井随钻储层评价的重要基础是准确预测井内气体流动的物理场参数(压力、密度、速度等)。本文通过建立井筒气体流动详细模型,求解了环空、钻柱内气体各参数在钻井过程中的变化情况,以求得不同时间的井底压力。 ● 建立正确的储层渗流模型,是气体钻井随钻储层评价的关键。渗流模型是联系储层参数和井筒流动状态的纽带,只有建立正确的地层渗流模型,才能在一定的外界条件下准确反映储层的物性参数。本文在充分考虑井筒周围的渗流特征的基础上,建立了两个渗流区(靠近井壁的非达西渗流区、远离井壁的达西渗流区)统一渗流模型。 ● 井筒流动所决定的井底压力控制着储层流体的流动,而储层流体的入井又影响着井筒内的流动。对这种系统耦合过程,本论文研究了时空域耦合的模型,并提出了模型的初始条件和边界条件的处理办法。 ● 本文详细分析了模型的差分求解方法。为了尽量使问题求解简便,根据不同的产层形状、井型(直井或水平井)以及边界条件,本文将模型分为多种情况来讨论。