变压力梯度下钻井环空压力预测

发布时间：2022-01-23 05:17

　　为准确掌握变压力梯度钻井环空温度和压力分布特性,基于井筒流体流动与传热理论,充分考虑分离器位置处流体"变质量"传热传质与循环流体物性参数随温度和压力的变化,建立了变压力梯度下钻井环空温度和压力预测模型,并应用双循环迭代算法对模型进行求解,开展了环空温度和压力分布数值模拟研究。研究结果表明:相比于常规钻井,变压力梯度钻井环空温度和压力分布曲线上均存在一个明显拐点,且拐点位置与分离器位置一致;由于具有低导热系数空心球的注入,变压力梯度钻井环空流体温度要低于常规钻井;分离器位置、分离效率、空心球注入体积分数和空心球密度等参数均对变压力梯度钻井环空压力分布有较大影响。 

【文章来源】：石油学报. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

井筒物理模型

为描述分离器部分的流体流动,结合图2进行如下说明。该装置上、下两端的公扣和母扣与上、下钻杆连接。空心球与纯钻井液形成的混合钻井液进入分离器,混合钻井液在导流叶片的作用下发生造漩作用,形成旋转流。由于旋流器椎体段直径不断减小,从而使得混合钻井液的旋转速度不断提高,导致旋流器轴线附近的压力明显低于内壁附近的压力。在压力差、密度差的作用下,密度较小的空心球向轴线附近移动,最终通过溢流管从溢流口进入环空,而密度较大的钻井液则向外、向下运动,最终通过底流口进入下一级钻杆,从而完成空心球的分离任务。2 环空温度和压力数学模型

变压力梯度下钻井流体传热主要可分为以下4种情况(图3)。图3(a)和图3(b)是针对钻杆内流体传热而言的,图3(c)和图3(d)是针对环空流体传热而言的。在一般位置处(没有安装分离器的位置),流体传热为“定质量”传热,对应图3(a)和图3(c);在分离器位置处,流体传热为“变质量”传热,对应图3(b)和图3(d)。根据热力学第一定律,分别建立了钻杆内和环空内流体的热传导控制方程。

【参考文献】：
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本文编号：3603677