超临界CO-2钻井井筒压力温度耦合计算

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1、石油勘探与开发2011年2月PETROLEUMEXPL0RAT10NANDDEVELOPMENTVoL38NO．197文章编号：10000747(2011)Ol一0097—06超临界CO2钻井井筒压力温度耦合计算王海柱，沈忠厚，李根生(中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室)基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2010CB226704)；国家自然科学基金重点项目(51034007)摘要：超临界COz钻井过程中，井筒温度和压力对CO的密度、黏度、导热系数、热容等物性参数影响较大，这些参数的变化对温度和压力产生反作用。利用Span—Wag

2、ner基于亥姆霍兹自由能的气体状态参数计算方法，建立了超临界CO：钻井井筒压力温度耦合计算模型，并以超临界CO连续油管钻井为例进行了实例分析。计算结果表明，钻杆压力和环空压力都随着井深的增加而增大，钻杆内的c0z相态变化点比环空深50m；钻杆中温度略低于环空中的温度；随着井深的增加，C0。密度缓慢降低，变化率逐渐减小；距井底20m深处，环空中CO密度突然增大，钻杆中CO。密度也有所增大。本文模型与文献中采用P—R状态方程的计算结果相差较大，主要原因是文献中的模型没有考虑井筒中c0物性参数的变化及其对温度和压力的影响，本文模型计算精度高。图4表2参25关键词：

3、超临界COz；钻井；井筒温度；井筒压力；耦合计算中图分类号：TE242．9文献标识码：AWellboretemperatureandpressurecouplingcalculationofdrillingwithsupercriticalcarbondioxideWangHaizhu，ShenZhonghou，LiGensheng(StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Wellbo

4、retemperatureandpressurehavegreatinfluenceonC02density，viscosity，thermalconductivity，heatcapacityandotherphysicalproperties，thechangeoftheseparametersveillreactagainstthewellboretemperatureandpressure．TheHelmholtzfreeenergystateequationofgasputforwardbySpanandWagnerwasadoptedtObuil

5、dthepressureandtemperaturecouplingcalculationmodel，andcoiledtubingdrillingwastakenasanexampleforanalysis．Theresultsindicatedthatthepressureofdrillpipeandannularincreaseswiththewelldepthincreasing，andthestatechangepointinthedrillpipeis50metersdeeperthanthatintheannular．Thetemperatur

6、einthedrillpipeisalittlelowerthanthatintheannular．ThedensityofCO2decreasesslowlywiththewelldepthincreasing，andthechangingratedecreasesgradually．Atthedepthof20meterstOthebottomhole，thedensityofCO2intheannularincreasesabruptly，andthedensityofC02inthedrillpipeincreasestoo．Thecalculati

7、onerrorbetweentheproposedmodelandtheP_Rmodelislarge．themainreasonisthatthereferencedmodeldoesn’tconsiderthephysicalparameterschangeanditsinfluenceonthetemperatureandpressure，andtheproposedmodelhasahighcalculatingprecision．Keywords：supercriticalcarbondioxide；drilling；wellboretempera

8、ture；wellborepressure；coup