[发明专利]一种海洋天然气水合物层钻井井筒温度场计算方法

说明书

本发明公开了一种海洋天然气水合物层钻井井筒温度场计算方法，包括：（1）获取海洋天然气水合物层钻井参数和初始条件；（2）进行空间节点划分；（3）建立海洋天然气水合物层钻井井筒温度场计算模型；（4）钻柱中井口处的流体温度即为计算时刻的钻井液注入温度T_p(0)⁽ⁿ⁾，环空中井口处的流体温度T_a(0)⁽ⁿ⁾即为从环空中返出流体的温度，假设T_a(0)⁽ⁿ⁾的值；（5）根据节点i处钻柱中流体温度T_p(i)⁽ⁿ⁾和环空中流体温度T_a(i)⁽ⁿ⁾，计算下一节点i+1处的井筒温度，得到钻柱中井底处的流体温度T_p(k)⁽ⁿ⁾和环空中井底处的流体温度T_a(k)⁽ⁿ⁾；（6）检验是否满足计算误差。本发明原理可靠，便于操作，能够为判断海洋天然气水合物层稳定状态、钻井液流变性、计算井筒流动参数，进而保障海洋钻井施工安全提供理论依据。

技术领域

本发明属于海洋钻井技术领域，具体地，涉及海洋天然气水合物层钻井技术方法，特别是一种海洋天然气水合物层钻井井筒温度场计算方法。

背景技术

天然气水合物是一种稳定存在于低温、高压环境条件下的晶体化合物，其资源量极为丰富，主要分布在陆地永久冻土带和陆缘外围的海底沉积物中，其中海洋天然气水合物资源量约为陆地冻土带的100倍以上。海洋天然气水合物层处于海底低温、高压环境下，保持较为稳定的赋存状态。随着海洋油气钻采技术的发展，海洋钻井日趋增多，海洋钻井钻进过程中，依次钻至地层、天然气水合物层、地层，其中，钻井液从钻柱中自井口即海平面处注入井筒，流经泥线以上即海水所处井段，至泥线位置即海底处后，通过泥线以下即地层所处井段，从钻头流出至环空中，再通过环空上返至井口，从环空井口返出井筒。

然而，海洋钻井钻遇天然气水合物层时，由于钻头处于海洋天然气水合物层，井筒中流动的钻井液温度较高，会改变海洋天然气水合物层的原始温度场，进而影响水合物的稳定状态，造成水合物的分解气化，对钻井施工安全造成重大威胁。另一方面，海洋天然气水合物层钻井中，进入井筒环空中的水合物钻屑颗粒不同于常规海洋钻井中的岩屑颗粒，其随环空钻井液上返过程中，会由于井筒温度升高、压力降低而发生分解，水合物钻屑颗粒的分解吸热作用会进一步影响井筒温度变化，整个井筒温度场会也会因此改变，进而影响钻井液流变性、井筒流动参数变化。因此，海洋天然气水合物层钻井井筒温度场的准确计算，对判断海洋天然气水合物层稳定状态、钻井液流变性、计算井筒流动参数，进而保障海洋钻井施工安全具有重要的指导意义。