极地钻井井筒温度压力预测模型及分布规律研究

摘要

极地永久冻土层的低温条件会影响钻井液的流变性,从而影响极地钻井中井筒温度和压力的分布.为了解极地永久冻土层低温条件对钻井中井筒温度和压力分布的影响规律,为极地钻井设计和钻井施工提供依据,分析了低温对水基和油基钻井液流变性的影响,考虑低温对钻井液流变性的影响、永久冻土层与井筒之间的耦合作用,建立了极地钻井井筒温度压力预测模型.通过与实测结果和试验结果对比,证明极地钻井井筒温度压力预测模型的预测精度达到了极地钻井要求.利用所建模型模拟了一口极地井钻井循环和停泵工况下的温度和压力分布,结果表明:循环期间,钻井液吸收下部高温地层的热量,通过环空上返时将热量传递至井筒浅部永久冻土层,导致近井地带冻土层融化,冻土层融化消耗热量使井筒温度降低;随着循环时间增长,环空循环摩阻增大;停泵时间越长,井筒钻井液的温度越接近地层环境温度,开井时环空循环压耗越大,开井泵压也越高.研究结果可为极地井钻井设计和钻井施工提供依据和指导.