钻井液物性参数对深水钻井井筒温度压力的影响

论文摘要

随着世界能源需求的不断增长和陆上石油资源的不断减少,人们把眼光投向了海洋。海洋油气资源的开发近几年发展迅猛,而且作业水深不断在增加。与此同时,各种各样的难题出现在人们面前,亟待人们解决。其中深水钻井问题是一大难题,是这几年研究的热点问题。深水钻井过程中存在低温、高压、窄密度窗口等问题,经常伴随着井漏等事故的发生,亟需准确预测井筒内温度和压力的方法。本文根据此需要,建立了深水钻井井筒内温度和压力计算模型,与其他模型不同的是,此模型把钻井液的密度、粘度等考虑成温度和压力的函数,引入了岩屑的影响,摩擦生热和压降生热的影响,并把温度和压力进行了耦合计算,使模型更加贴近实际,计算结果更加精确。根据此模型,编写了深水钻井井筒温度和压力耦合计算的数值模拟程序。此程序能实时准确的预测循环过程中井筒内钻井液的温度和压力分布、地层的温度分布;静止过程中井筒内的温度和压力分布、地层温度分布;对深水钻井、固井、井控、套管层次设计等有重要意义。本文中,还对井筒内温度和压力进行了敏感性分析,得出了影响温度和压力的重要与非重要因素,并为深水钻井作业提出了合理化的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 温度场的研究现状
• 1.3 井筒压力场的研究现状
• 第二章 深水钻井井筒温度压力计算方法
• 2.1 解决方案
• 2.2 基本假设
• 2.3 模型建立
• 2.3.1 循环模型
• 2.3.2 静止模型
• 2.4 模型离散
• 2.4.1 循环模型的离散
• 2.4.2 静止模型的离散
• 2.5 模型中相关参数的确定
• 2.5.1 热物性的确定
• 2.5.2 流变性的确定
• 2.5.3 壁面对流换热系数的确定
• 2.5.4 热源项的确定
• 2.5.5 摩擦压降计算
• 2.5.6 不受扰动的地层半径
• 第三章 深水钻井循环过程井筒温度压力变化
• 3.1 程序介绍
• 3.2 实例井相关数据
• 3.3 循环时井筒钻井液物性变化
• 3.3.1 循环时井筒内密度场剖面
• 3.3.2 循环时井筒内粘度场剖面
• 3.4 循环时井筒内温度场
• 3.4.1 循环时井筒内温度场敏感性分析
• 3.4.2 循环时井底温度敏感性分析
• 3.5 循环时井筒内压力场
• 3.5.1 循环时井筒内压力场敏感性分析
• 3.5.2 循环时立管压力敏感性分析
• 第四章 深水钻井静止过程井筒温度压力变化
• 4.1 静止井底温度的变化
• 4.2 静止井底压力的变化
• 4.3 当量静态密度
• 第五章 模型验证
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢