实时随钻预测地层温度方法研究.pdfVIP

维普资讯 ． 4． 第 24卷 增刊 大庆石油地质与开发 P．G．0．D．D． 2005年 8月 实时随钻预测地层温度方法研究 王迅达 ，王秀丽 ’ (大庆油 田有限责任公司 地质录井分公司，黑龙江 大庆 163411) 摘要：在钻井过程 中，随钻计算地层温度对快速、安全钻井和地质勘探具有极其重要的意义。由于钻 井施工过程的特点，施工作业过程 中难 以用井下测量工具对井内温度进行实时连续测量，因此利用录 井测量的入 口温度和出口温度等数据建立了实时计算地层温度的数学模型，编制了用于钻井过程的录 井施工的相应软件 ，实现了录井过程的地层温度实时计算并取得 了现场计算数据。 关 键 词：地层温度 ；流体 ；实时计算；地温梯度 中图分类号：TE24 文献标识码：A 在钻井过程中得到正确的地层温度资料对钻井施 工非常重要，它不但关系到固井时注水泥质量，而且 与井内压力平衡 、井壁稳定、钻柱强度设计等方面有 关。由于钻井施工过程的特点，施工作业过程中难 以 用井下测量工具对地层温度进行实时连续测量 ，因 此，建立适当的数学模型对其进行计算成为确定地层 温度的主要途径 。 l 原 理 在所有热力学参数、钻井液有关参数及井筒结构 井筒区 。 热表皮区 地层 等参数 已知的情况下，给定一个地层梯度可通过相关 图 l 地层温度分布 图 计算得到钻井液出口温度 ，这个计算温度与实测的钻 为常数； 井液出口温度进行对 比，如果两者不相符合 ，则改变 (2) 同流动中的流体热对流相 比，井筒中的流 地层温度梯度后再进行计算 ，直至计算的出口温度与 体垂直方向的热传导可忽略不计 ； 实测的钻井液出口温度一致为止，此时的地层温度梯 (3)每个小层中的热力学参数、物理性质参数 度可被用来计算该井深下的地层温度。因此，研究地 及初始温度梯度为常数； 层温度 的关键是从热力学及流体力学方程出发，通过 (4)与水平方 向的热流量相 比，地层 中垂直方 数值差分或其他方法得到井壁上的温度随深度的变化 向的热传导可忽略不计； 及地层 的温度分布 ，从而进一步计算地层温度。 (5)用热表皮处理地层与井筒之间的热流量， 同时引进热量储存常数 。 2 数学模型 与此同时，我们建立了如下方程：①井筒及环空 在模型的建立过程中，考虑多层的井筒瞬时热传 中采用热对流方程；②接触面 (钻具 、套管)采用 换热方程；③地层中采用热传导方程；④环空及井筒 导问题的温度分布，井筒中的流体通过对流传递热 中的流体考虑两相流及磨擦 。最后根据能量守恒定 量，然后通过热传导进入地层，地层是 由n个不同的 律，综合 以上假设及方程最终实现了地层温度 的实 热力学及物理性质的多孑L介质层组成 。整个系统 由井 时、准确计算 。 筒区、热表皮区 (包括套管、环空、水泥环等)及 确定井及地层的温度分布是一件复杂的工作，从 地层三部分组成 (图1)。根据对问题的研究，我们