深层页岩气水平井井筒瞬态温度场研究与应用

摘要

深层页岩气水平井钻井过程井筒瞬态循环温度对旋转导向工具的选择具有重要作用。基于井筒与地层间的对流换热机理及能量守恒原理,建立了井筒瞬态温度场模型;分析了循环时间、排量、水平段长度和入口温度对井筒瞬态温度的影响;优选了页岩气水平井轨迹控制方法,提出了降低井底循环温度的工程措施。结果表明,上部井段环空钻井液循环温度随循环时间和排量的增加而增加,而下部井段环空钻井液循环温度反而降低;随着水平段长度增加,环空钻井液循环温度增加,水平段越长,循环降温效果越低;随着钻井液入口温度增加,钻井液出口温度增加,下部井段环空钻井液循环温度随入口温度的变化较小。当垂深超过4000 m后,水平段较短时,可采用旋转导向钻井工具;水平段较长,井底循环温度高于135℃后,推荐采用螺杆配LWD测量工具。采用增加循环时间、排量及边循环边下钻的方式可降低井底循环温度,以确保旋转导向工具和LWD工具处于安全工作温度内。