[發明專利]一種基于隔熱鉆桿控溫方法的設計方法

在審

• 申請號: 202210337965.4
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114692460A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 肖東;諶文湧;陳麗萍;李皋;席境陽;胡藝凡;劉明潔;蔡純
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06Q50/02;G06F119/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供一種基于隔熱鉆桿控溫方法的設計方法，包括以下步驟：(1)根據鉆井設計確定井身結構、鉆具組合、鉆井參數、鉆井液物性、地層參數基本參數；(2)利用鉆井液溫度分布模型計算不同隔熱鉆桿類型、不同隔熱鉆桿長度下的全井筒溫度分布；(3)根據設計要求確定控溫目標，并利用第(2)步的計算結果選擇最佳的隔熱鉆桿組合形式；(4)再利用模型確定隔熱鉆桿最佳的下入深度；(5)利用模型校核是否滿足控溫目標，滿足即設計結束，不滿足，則返回第(3)步重新設計，直至達到控溫目標。本發明通過采用隔熱材料或隔熱涂層的方法降低鉆桿導熱系數以達到控制井筒溫度分布的目的。

技術領域

本發明提供一種基于隔熱鉆桿控溫方法的設計方法，屬于油氣井技術領域。

背景技術

無論是超深層油氣資源，還是干熱巖地熱資源，在其勘探開發過程中均面臨一個共同難題，即是井下高溫。在油氣井及地熱井建井過程中，由于存在地熱梯度，井筒溫度會隨著井深的增加越來越高。實踐表明，高溫使得鉆井工具無法完全滿足鉆井的要求。在高溫環境下，鉆頭、井下動力工具、隨鉆測量系統(MWD)、鉆井液的穩定性和壽命都會受到很大影響。高溫使得牙輪鉆頭、沖擊鉆頭和井下動力工具的橡膠密封件失效，限制了井下動力工具的使用，增加了鉆頭更換的頻率，提高了鉆井成本；MWD系統受高溫影響，其精度和可靠性都會隨之降低，無法有效控制井眼軌跡；受高溫影響，鉆井液體系的密度、流變性與穩定性也會發生很大變化，引起鉆井液增稠、膠凝、固化，其護壁和攜巖能力將大大降低，容易誘發井下安全事故；同時，井筒內溫度變化產生的溫差將導致井壁失穩，尤其是對天然氣水合物鉆探，井筒溫度升高導致井壁受熱膨脹，對井壁穩定性影響更大；高溫對固井質量的影響也不容忽視，可能發生套管擠毀等問題，難以滿足后期的壓裂施工。

針對油氣井井下高溫問題，國內外學者持之以恒地開展了各項研究。主要通過適應井下高溫環境，如研制抗高溫鉆井液、研制耐高溫隨鉆測量系統等；目前鉆井液的抗溫性能最高已達260℃，隨鉆測量系統的額定溫度也已高達210℃。但是，隨著井底溫度的不斷增加，對井下管柱材料、固井材料、鉆井液及隨鉆測量系統等的要求會越來越高，技術難度越來越大。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種基于隔熱鉆桿控溫方法的設計方法，當將鉆桿的導熱系數降低到一定程度時會顯著降低環空的鉆井液溫度，本發明通過采用隔熱材料或隔熱涂層的方法降低鉆桿導熱系數以達到控制井筒溫度分布的目的。

具體技術方案為：

一種基于隔熱鉆桿控溫方法的設計方法，包括以下步驟：

(1)根據鉆井設計確定井身結構、鉆具組合、鉆井參數、鉆井液物性、地層參數基本參數；

(2)利用鉆井液溫度分布模型計算不同隔熱鉆桿類型、不同隔熱鉆桿長度下的全井筒溫度分布；

(3)根據設計要求確定控溫目標，并利用第(2)步的計算結果選擇最佳的隔熱鉆桿組合形式；

(4)再利用模型確定隔熱鉆桿最佳的下入深度；

(5)利用模型校核是否滿足控溫目標，滿足即設計結束，不滿足，則返回第(3)步重新設計，直至達到控溫目標。

附圖說明

圖1是本發明的隔熱鉆桿控溫方法設計流程；

圖2是實施例雙壁隔熱鉆桿結構圖；

圖3是實施例雙壁隔熱鉆桿簡化模型；

圖4是實施例單壁隔熱鉆桿簡化模型；

圖5是實施例全井筒采用隔熱鉆桿的環空鉆井液溫度分布；

圖6是實施例部分井段采用隔熱鉆桿的環空鉆井液溫度分布；

圖7是實施例隔熱段鉆桿不同下深下的環空鉆井液溫度分布；