[發(fā)明專利]一種海洋天然氣水合物層鉆井井筒溫度場計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710305146.0
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106951666B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 孫萬通;孟英峰;魏納;周守為;李清平;李皋;郭平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明公開了一種海洋天然氣水合物層鉆井井筒溫度場計算方法，包括：（1）獲取海洋天然氣水合物層鉆井參數(shù)和初始條件；（2）進行空間節(jié)點劃分；（3）建立海洋天然氣水合物層鉆井井筒溫度場計算模型；（4）鉆柱中井口處的流體溫度即為計算時刻的鉆井液注入溫度T_p(0)⁽ⁿ⁾，環(huán)空中井口處的流體溫度T_a(0)⁽ⁿ⁾即為從環(huán)空中返出流體的溫度，假設T_a(0)⁽ⁿ⁾的值；（5）根據(jù)節(jié)點i處鉆柱中流體溫度T_p(i)⁽ⁿ⁾和環(huán)空中流體溫度T_a(i)⁽ⁿ⁾，計算下一節(jié)點i+1處的井筒溫度，得到鉆柱中井底處的流體溫度T_p(k)⁽ⁿ⁾和環(huán)空中井底處的流體溫度T_a(k)⁽ⁿ⁾；（6）檢驗是否滿足計算誤差。本發(fā)明原理可靠，便于操作，能夠為判斷海洋天然氣水合物層穩(wěn)定狀態(tài)、鉆井液流變性、計算井筒流動參數(shù)，進而保障海洋鉆井施工安全提供理論依據(jù)。

技術領域

本發(fā)明屬于海洋鉆井技術領域，具體地，涉及海洋天然氣水合物層鉆井技術方法，特別是一種海洋天然氣水合物層鉆井井筒溫度場計算方法。

背景技術

天然氣水合物是一種穩(wěn)定存在于低溫、高壓環(huán)境條件下的晶體化合物，其資源量極為豐富，主要分布在陸地永久凍土帶和陸緣外圍的海底沉積物中，其中海洋天然氣水合物資源量約為陸地凍土帶的100倍以上。海洋天然氣水合物層處于海底低溫、高壓環(huán)境下，保持較為穩(wěn)定的賦存狀態(tài)。隨著海洋油氣鉆采技術的發(fā)展，海洋鉆井日趨增多，海洋鉆井鉆進過程中，依次鉆至地層、天然氣水合物層、地層，其中，鉆井液從鉆柱中自井口即海平面處注入井筒，流經(jīng)泥線以上即海水所處井段，至泥線位置即海底處后，通過泥線以下即地層所處井段，從鉆頭流出至環(huán)空中，再通過環(huán)空上返至井口，從環(huán)空井口返出井筒。

然而，海洋鉆井鉆遇天然氣水合物層時，由于鉆頭處于海洋天然氣水合物層，井筒中流動的鉆井液溫度較高，會改變海洋天然氣水合物層的原始溫度場，進而影響水合物的穩(wěn)定狀態(tài)，造成水合物的分解氣化，對鉆井施工安全造成重大威脅。另一方面，海洋天然氣水合物層鉆井中，進入井筒環(huán)空中的水合物鉆屑顆粒不同于常規(guī)海洋鉆井中的巖屑顆粒，其隨環(huán)空鉆井液上返過程中，會由于井筒溫度升高、壓力降低而發(fā)生分解，水合物鉆屑顆粒的分解吸熱作用會進一步影響井筒溫度變化，整個井筒溫度場會也會因此改變，進而影響鉆井液流變性、井筒流動參數(shù)變化。因此，海洋天然氣水合物層鉆井井筒溫度場的準確計算，對判斷海洋天然氣水合物層穩(wěn)定狀態(tài)、鉆井液流變性、計算井筒流動參數(shù)，進而保障海洋鉆井施工安全具有重要的指導意義。