井下循环温度模型及其敏感性分析X.pdfVIP

第 24 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　 Vol. 24 　No. 1 西 南 石 油 学 院 学 报 　　　　　　　　　 　2002 年 　2 月 　　　　　　　Journal of Southwest Petroleum Institute 　　　　　　　　　Feb 　2002 　 ( ) 　　文章编号 : 1000 - 2634 2002 01 - 0057 - 04 井下循环温度模型及其敏感性分析 1 2 1 1 何世明 ,何 平 ,尹 成 ,徐壁华 ( 1. 西南石油学院石油工程学院 , 四川 南充 637001 ; 2. 中原石油勘探局) 摘要 : 准确的井下循环温度对钻井与完井工程十分重要 。在前人的基础上 ,根据热力学第一定律及传热学基本原理 , 建立了井内液体与井筒之间热交换的二维瞬态循环温度的数学模型 ,用无条件稳定的全隐式有限差分法数值求解数 学模型 ,将所建立模型的预测结果与有关模型进行比较 ,并对影响井下循环温度的参数进行敏感性分析 。该模型可 用于计算实际循环条件下的管内液体 、管壁 、环空液体与地层的温度分布 。 关键词 : 循环温度 ;敏感性分析 ;注水泥 ;钻井 中图分类号 : TE21 　　　　　　　　　文献标识码 : A 　　随着世界能源需求的增加和石油工业的发展 , 井下循环温度的计算机模型 ,为水泥浆试验 、钻井液 深井 、超深井己成为油气开发的重要途径 , 国内的深 设计 、套管和钻杆强度设计等提供条件 。 井 、超深井也已较为普遍 。井下循环温度对深井 、超 1 　井下循环温度数学模型 深井的钻井与完井工程的影响 日益突出 ,它不但关 系到注水泥作业的成败和注水泥质量的高低 ,而且 1. 1 　基本假设 与井内压力平衡 、井壁稳定 、井 内工作液体系选择 、 ( ) ( ) 1 考虑地层中仅有热传导 垂向和水平 ,岩 套管和钻柱强度设计等方面有关 。因此准确地确定 ( ) 石中的对流 液体流动 和热源不考虑 ; 固井和钻井作业中井内循环温度及其分布和变化规 (2) 岩石的密度 、比热和热导率不随温度而变 律对高温高压深井的水泥浆体系设计 、井控和安全 化 ,且比热和热导率在垂向和水平方向是相等的; 快速钻进 ,有重要的意义 。 (3) 假设井眼中液体为不可压缩 ,液体性能如 确定井内循环温度通常有三种方法 :井下实测 、 密度 、热传导率和比热与温度无关 ; ( ) 简易估算法 即API 法和各公司的经验方法 及计算 (4) 管柱内和环空内的液体中考虑热源及轴向 机模拟 。井下实测是确定井下循环温度的最直接方 强制对流换热和径向对流换热 。忽略液体循环时 , 法 ,是其它两种方法的基础 , 缺点是成本 昂贵 。因 液体轴向热传导和液体内的径向温度梯度 。 此 ,井下循环温度的实测