喷漏异层井筒气液流动数值模拟研究

来源：石油科学通报杂志2026年第2期北京时间：

作者：李轶明, 吕忠晋, 齐浩楠, 刘润宇, 梁翊, 张卓嘉, 张卓燚

单位：1 中国石油大学(北京)石油工程学院， 北京 1022492 中国石油西南油气田分公司勘探事业部， 成都 610041

摘要：喷漏异层是井控中最复杂的情况，准确预测井筒中气液两相流的流动状态和压力分布是处理此类风险事故的关键。本文建立了喷漏同存条件下，井筒与地层耦合的一维气液两相流模型。通过调整孔隙压力和破裂压力的分布改变喷层和漏层的相对位置，模拟上喷下漏和下喷上漏。另外，通过设置不同的漏层破裂压力，模拟地层的不同抗钻井液漏失能力。本文采用有限差分数值模拟方法对模型进行求解，得到不同工况下井筒内部含气率、压力和速度沿井深的瞬时分布。数值模拟结果表明，漏失层位破裂压力的大小是井内出现不同流动状态的关键因素，破裂压力足够高时井内溢流不会向复杂情况发展。当破裂压力较低时，井内会出现溢漏转换。而如果存在破裂压力极低的薄弱井段，井内则会发生喷漏同存的地下井喷。在上喷下漏情况下，若井底漏层有较高的破裂压力，井内的溢流将停止，发展为停喷不漏的状态，关井套压持续增加。漏层破裂压力较低时，井内出现由喷转漏的状态，关井套压呈现先增大而后保持不变的变化规律。当漏层破裂压力更低时，井内会形成边喷边漏的地下井喷状态。关井套压先增大而后小幅上升，套压拐点小于喷转漏情况下的稳定值。上漏下喷情况下，随着漏层破裂压力的降低，井内出现的流动状态依次为停喷不漏、由喷转漏和边喷边漏。关井套压变化趋势与破裂压力相关。破裂压力越低，套压拐点值越低。停喷不漏和由喷转漏时，井内出现有限长污染钻井液段离底滑脱的现象。边喷边漏情况下，喷层以上形成连续污染段，在喷层之下则存在含气率为常数的高含气段。

关键词：喷漏异层,井控,气液两相流,井筒,数值模拟

基金资助：国家重点研发计划课题“超深油气井井喷风险智能监测预警技术及装备”(2023YFC3009201)