超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究

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1、第4O卷第2期石油钻探技术Vo1．40No．22012年3月PETR()LEUMDRIILINGTECHNIQUESMar．，2Ol2专家视点doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2012．02．001超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究邱正松，谢彬强，王在明，沈忠厚(1_中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580；2．中国石油冀东油田分公司钻采工艺研究院，河北唐山063000)摘要：超临界二氧化碳钻井技术是利用超临界二氧化碳作为钻井流体的一种新型钻井方法，具有能有效驱动深井井

2、下马达，控制井底压力容易，破岩门限压力低、破岩速度快，能防止储层损害等优点，但成功利用超临界二氧化碳钻井技术的关键是充分了解超临界二氧化碳钻井过程中井筒中二氧化碳流体的温度和压力分布。为此，建立了考虑并筒流体与地层换热对井筒流体温度影响的并筒传热模型，根据能量守恒原理，推导出了井筒流体温度计算模型，并考虑到钻井过程中可能钻遇水层的情况，对该计算模型进行了修正；利用有限元方法，推导出了井筒内二氧化碳钻井流体的压力计算公式。实例计算表明：钻杆内二氧化碳流体的温度和压力随井深增深而增大，但与井深的关系是非线性关系

3、；钻杆内二氧化碳流体的密度随井深的增加而减小，但到近钻头处开始增大。环空中的压力随井深的增加而增大，但两者的关系也是非线性关系；环空中的温度随井深增加先升高后降低；环空中的二氧化碳密度随井深增加而增大，但两者为非线性关系。关键词：超临界二氧化碳钻井流体温度分布压力分布中图分类号：TE21文献标识码：A文章编号：1001-0890(2012)02—0001—07KeyTechnologyonDrillingFliudofSupercriticalCarbonDioxideQiuZhengsong，XieBin

4、qiang，WangZaimin~，ShenZhonghon(1．CollegeofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Qingdao，Shan—dong，266580，China；2．Drilling&ProductionResearchInstitute，PetroChinaJidongOilfieldCompany，Tang—shan，Hebei，063000，China)Abstract：Thesupercriticalc

5、arbondioxide(SC_CO2)drillingtechnologyisanewtypeofdrillingmethod，whichhastheadvantageofeffectivedrivingofdownholemotorindeepunderbalancedrilling，easycontrolofdownholepressure，lowthresholdpressureandfastspeedofrockbreaking，preventingreservoirdamageetc．Theke

6、yinsuccessfuluseofSC-CO2drillingtechnologyisfullyunderstandingthetemperatureandpressuredistributionofthecarbondioxidefluidsinwellboreduringthedrillingprocess．Therefore，themathematicalmodeltakingintoaccountoftheeffectsofheatexchangebetweenthewellborefluidan

7、dtheformationonwel1fluidtemperaturewassetuD．Themodelforwellboretemperaturecalculationwasde—rivedbasedonenergyconservationprinciple．Inthecaseofencounteringwaterlayer，themodelwasrecti—fied．Withthefiniteelementmethod，thewellborepressureandpressurelosecanbecal

8、culated．Casecalcu1ationresultsshowthattemperatureandpressureofcarbondioxidefluidinthedrillpipeincreaseswiththedepth．buttherelationshipoftemperatureandpressurewithdepthisnon-linear．Thedensityofcarbondi—oxidefl