為準確掌握變壓力梯度鉆井環(huán)空溫度和壓力分布特性,基于井筒流體流動與傳熱理論,充分考慮分離器位置處流體"變質(zhì)量"傳熱傳質(zhì)與循環(huán)流體物性參數(shù)隨溫度和壓力的變化,建立了變壓力梯度下鉆井環(huán)空溫度和壓力預測模型,并應用雙循環(huán)迭代算法對模型進行求解,開展了環(huán)空溫度和壓力分布數(shù)值模擬研究。研究結(jié)果表明:相比于常規(guī)鉆井,變壓力梯度鉆井環(huán)空溫度和壓力分布曲線上均存在一個明顯拐點,且拐點位置與分離器位置一致;由于具有低導熱系數(shù)空心球的注入,變壓力梯度鉆井環(huán)空流體溫度要低于常規(guī)鉆井;分離器位置、分離效率、空心球注入體積分數(shù)和空心球密度等參數(shù)均對變壓力梯度鉆井環(huán)空壓力分布有較大影響。 

【文章來源】：石油學報. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

井筒物理模型

為描述分離器部分的流體流動,結(jié)合圖2進行如下說明。該裝置上、下兩端的公扣和母扣與上、下鉆桿連接�？招那蚺c純鉆井液形成的混合鉆井液進入分離器,混合鉆井液在導流葉片的作用下發(fā)生造漩作用,形成旋轉(zhuǎn)流。由于旋流器椎體段直徑不斷減小,從而使得混合鉆井液的旋轉(zhuǎn)速度不斷提高,導致旋流器軸線附近的壓力明顯低于內(nèi)壁附近的壓力。在壓力差、密度差的作用下,密度較小的空心球向軸線附近移動,最終通過溢流管從溢流口進入環(huán)空,而密度較大的鉆井液則向外、向下運動,最終通過底流口進入下一級鉆桿,從而完成空心球的分離任務。2 環(huán)空溫度和壓力數(shù)學模型

變壓力梯度下鉆井流體傳熱主要可分為以下4種情況(圖3)。圖3(a)和圖3(b)是針對鉆桿內(nèi)流體傳熱而言的,圖3(c)和圖3(d)是針對環(huán)空流體傳熱而言的。在一般位置處(沒有安裝分離器的位置),流體傳熱為“定質(zhì)量”傳熱,對應圖3(a)和圖3(c);在分離器位置處,流體傳熱為“變質(zhì)量”傳熱,對應圖3(b)和圖3(d)。根據(jù)熱力學第一定律,分別建立了鉆桿內(nèi)和環(huán)空內(nèi)流體的熱傳導控制方程。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于井下分離的深水雙梯度鉆井參數(shù)優(yōu)化[J]. 王江帥,李軍,柳貢慧,黃濤,楊宏偉.  石油勘探與開發(fā). 2019(04)
[2]深水鉆井隔水管增壓管線對井筒溫度的影響[J]. 駱奎棟,李軍,任美鵬,楊宏偉,王江帥,張鑫.  石油機械. 2019(02)
[3]橢圓形井眼環(huán)空壓力梯度預測與影響因素分析[J]. 王江帥,李軍,柳貢慧,趙賀謙,吳雪婷,鄒韻.  鉆井液與完井液. 2018(05)
[4]循環(huán)鉆進過程中井筒溫度場新模型[J]. 王江帥,李軍,柳貢慧,楊宏偉,王超,宋學鋒.  斷塊油氣田. 2018(02)
[5]深水井筒環(huán)空圈閉壓力單向控制機理[J]. 于曉聰,楊進,闞長賓,胡昌蓬,吳旭東,許發(fā)賓,張超,李磊,黃亮.  石油學報. 2018(03)
[6]控壓鉆井線性節(jié)流閥及其控制[J]. 王果,范紅康,牛新明,周號博,王國榮,馮啟芳.  石油學報. 2017(08)
[7]裂縫性地層鉆井液漏失動力學模擬及規(guī)律[J]. 王明波,郭亞亮,方明君,張松陽.  石油學報. 2017(05)
[8]珠江口盆地深水區(qū)CO2成因、分布規(guī)律與風險帶預測[J]. 陳紅漢,米立軍,劉妍鷨,韓晉陽,孔令濤.  石油學報. 2017(02)
[9]南海深水鉆井完井主要挑戰(zhàn)與對策[J]. 孫寶江,張振楠.  石油鉆探技術. 2015(04)
[10]多相流全瞬態(tài)溫度壓力場耦合模型求解及分析[J]. 何淼,柳貢慧,李軍,李夢博,查春青,李根.  石油鉆探技術. 2015(02)



本文編號：3603677