基于空心球滑移条件下的双梯度钻井井筒温压场的研究

张锐尧，李军, ，柳贡慧, ，杨宏伟，王江帅，高热雨

1 中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249

2 中国石油大学(克拉玛依)石油工程学院，克拉玛依 840000

3 北京工业大学机械工程学院，北京 100124

0 引言

2019年中国原油进口量突破5亿t，对外依存度达到70%[1-3]。并且随着我国浅部地层优质油气资源的持续开采，未来我国勘探开发实现增产的主战场会逐渐瞄准了“难动用” 的油气资源， 特别是海洋油气资源[4-5]。但是深水钻井过程中，由于存在复杂的温度场环境以及孔隙压力高、破裂压力低所形成的窄压力窗口[6-8]，所以极易引起溢流、气侵或漏失等井下复杂情况。为了应对该技术难题，国内外学者先后研究出了精细控压钻井、双梯度钻井等钻井技术[9]。虽然该技术都有现场应用的成功先例，但是前者的控制系统复杂，成本较高；后者技术的实现需要增加海底泵和旁通管线，设备安装复杂，且只能调节海底泥线以上的密度梯度，可调井筒压力范围窄[10-12]。而注空心多梯度钻井可以在海底泥线以下环空形成多个密度梯度，通过分离器将空心球从钻杆内分离进入上部环空。因为空心球密度比钻井液低，所以以分离器为参考点，在上、下环空形成了两个密度梯度，如果多点安装即可以形成多个密度梯度。这样就使得在钻遇窄压力窗口时，井筒压力可调范围广，避免了传统钻井井筒压力分布单一与现有双梯度钻井技术的局限性。但是多梯度钻井过程中因为空心球的密度小于钻井液密度，并且空心球与空心球在运动过程中存在碰撞，从而导致空心球在环空中运动时存在滑移现象。……