极地钻井井筒温度压力预测模型及分布规律研究

余 意， 王雪瑞， 柯 珂， 王 迪， 于 鑫， 高永海

（1.中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057；2.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛 266580；3.中国石化石油工程技术研究院，北京, 102206）

根据美国地质勘探局（USGS）2008年评估报告，北极地区拥有待发现石油可采储量143×108m3，天然气可采储量超过47×1012m3，占全球未探明石油储量的13%和未开采天然气储量的30%，此外还有70×108m3天然气液态产物[1–2]。但北极地区的温度常年在0 ℃以下，最低温度达到–50 ℃，同时北极地区存在冻土层[3]，使极地钻井与深水钻井、陆地钻井存在很大区别。首先，极地寒冷的环境对钻井液性能要求较高，而钻井液在低温条件下流变性变化较大，会对井眼净化、井眼稳定、岩屑携带以及井内液柱压力等水力参数产生影响；其次，北极地区存在的冻土层会吸收上返钻井液的热量，影响井筒内温度和压力的分布。而现有钻井井筒温度压力预测模型，未考虑极地极端低温环境对钻井液流变性的影响和极地冻土层对井筒温度压力分布的影响。

目前，国内外众多学者通过室内试验测试了油基钻井液、水基钻井液和合成基钻井液在低温条件下的流变性，这些钻井液的表观黏度都随温度降低而升高，随压力升高而升高[4–9]。对于井筒温度分布，国外学者研究了注入冷热流体、不同地层与井筒的传热问题[10–13]，深水钻井井筒温度场[14]和井筒中非牛顿流体螺旋流动对井筒温度场的影响[15]。对于井筒压力分布，人们研究了温度和压力对油基钻井液性能的影响、高温/高压井中钻井液当量循环密度的变化、深水钻井天然气水合物对井筒压力分布的影响[16–18]。……