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■故障诊断
石油和化工设备 2017年第20卷
特殊井选择钻井注气设备影响因素分析
刘江涛
(大庆钻深工程公司设备管理处，黑龙江大庆163454)
[摘要】合理选择气体设备是气体钻井现场施工的重要内客之一。为科学合理确定所需要的最低气体排量影响固素，本文依据最小动能法应用模型编制的软件对影响气体钻并所需最低注气量各种影响因素进行分析，确定了井深、并径，钻速，
环境大气压，地层出气、地层出水对所需设备额定最小注气量的影响，为气体钻井合理选择气体设备提供依据。[关键词气体钻井：最小注气量：影响固系
气体钻井是以气体作为循环介质代替钻井液的特殊工艺钻井技术，其钻井与常规钻井最大的不同是环境对设备排气能力影响很大，地层情况影响也很大[1-5]。本文针对环境和地层对选择设备的影响进行分析。1957年Angel在Mar-tin方法的基础上提出了计算注气量的经典公式。20世纪80年代之前，虽然也有很多学者对气体钻并的注气量计算进行过研究，但因他们的计算方法过于烦琐而未能得到广泛应用。当时被人们广泛使用的是 Angel的计算方法和图表，因其具有计算简单、便于现场应用的优点。但随者现场的应用，人们发现使用Angel的方法得出的结果要比现场实际数据低。Boyun Guo认为Angel的不足在于在推导公式时应用了光滑管流的Weymouth摩擦系数，这与裸眼井段的实际情况有很大偏差。故BoyunGuo引入 Fanning摩擦系数对Angel的公式进行了改进，计算结果与实际更为接近。本文主要应用该模型编制的软件进行分析，分析对气体钻并需要最小注气量的影响。除非特别说明，本文所有参数均为 8-1/2"井眼，5"钻杆，钻井速度10m/h，地温梯度
3℃/100m，深度为4000m 1计算模型
最小动能法使用Angel模型，见式(1)，通过计算求得气体钻井所需的注气量见式(2)。
6.615(Ts+Ghg-Je +br )2aie-bT式(1)(D-D,v)
Q=V(D-D)x 式中：
万方数据
V(P* + bT:)2a/o bT
6.61S(Z, +G.h)
式(2)
SO+28.8KD*h
53.39
1.625×10g
D-DD-D
D为井径，ft：D,为钻杆外径，ft： e=2.71828，自然对数；G为环空温度梯度，"F/ft： h为井深，ft：K为钻速ft/h：P为地面读出的环空压力，psi：T,为出口温度，T：Q为需要的循环排量，ft/min(60F,14.7psi)：S为天然气对空气的比重，无量纲：V,为空气在标准密度下的速度，ft/ min：T为井内环空平均温度，"F。
2设备注气量需要考虑的影响因素计算分析 2.1温度和海拨的影响
气体钻井设备的额定注气量都是标准状况（20℃，海拨0m，干气）下，而实际情况由于温度、海拨的影响，吸入相同体积的气体，小于标准状况下质量流量。如图1，不同大气压下，出口流量为75m/min所需要的气体设备的额定最小排气量，从图中可以看出，环境大气压为大气压的一半时，需要的设备需要增加一倍。因此气体钻井在不同高度海拔、不同季节的环境和温度时在设计时应适当考虑。
2.2地层对需要注气设备注气量的影响 2.2.1井深的影响
当并深增加时，由于压耗的增加，导致气体钻速度变慢，而需要更多的注气量，见图2。
作者简介：刘江涛（1977一），男，黑龙江大庆人，2000年毕业于佳木斯大学机械专业，大学学历，工程师。现从事设备管理工作。