深水钻井多压力系统条件下的井筒温度场研究*

张锐尧 李 军 柳贡慧，2 杨宏伟

(1.中国石油大学(北京)石油工程学院 2.北京工业大学)

0 引 言

随着钻井技术的进一步发展以及对能源需求量的增加，深水油气勘探开发正成为世界石油工业的主要增长点和科技创新前沿[1-3]。尽管深水区域油气资源丰富，但其地质环境复杂，如深水地区海水低温与地层高温所形成的复杂温度场环境，浅部地层存在弱胶结、易坍塌的特点以及低破裂压力与高孔隙压力所形成的安全密度窗口窄等[4-8]，使得深水钻井过程中经常会出现溢流与漏失等复杂工况。特别是当多压力系统存在时，即地层出现多个漏失层与溢流层的情况，则井筒内部的钻井液与地层流体会发生传质与传热，导致钻井液的热物性参数改变，进一步影响井筒压力。

目前，国内外的许多学者通过分析法或数值法对井筒温度场进行了研究。H.J.RAMEY[9]将地层传热视为非稳态而井筒传热视为稳态进行温度场计算。C.S.KABIR等[10]在不考虑钻井液性能变化以及钻井液流动产热的条件下建立了温度场计算模型。L.R.RAYMOND[11]所建立的温度场模型也没有考虑钻井液循环过程中所产生的热量，因此最终计算结果比实际值小。D.W.MARSHALL等[8]基于偏微分方程建立了从井筒到地层的井筒温度预测模型。ZHANG Z.等[12-13]针对裸眼地层发生溢流以及关井阶段，建立了井筒与地层的温度场计算模型，通过环空温度场的变化规律可以确定溢流发生的位置。LI M.B.等[14]建立了水平井瞬态传热计算模型，并利用有限体积法进行求解。……