深水多梯度钻井空心球分离规律及其对井筒传热与传质的影响

Separation Law of Hollow Spheres in Deepwater Multi-gradient Drilling and Its Influence on Wellbore Heat and Mass Transfer  

张锐尧 李军 柳贡慧 王鹏

ZHANG Ruiyao LI Jun LIU Gonghui

深水注空心球多梯度钻井中井筒温度的准确预测对井筒压力控制有至关重要的作用。文章利用新的分离技术与室内实验相结合研究了空心球在不同影响因素下的分离规律。基于能量守恒方程、连续性方程以及动量方程并考虑分离效率对于空心球传质与传热过程的影响，建立了瞬态传热与传质条件下的温度与压力相耦合的井筒温度计算模型。并将现场测量数据与理论模型的计算结果进行对比，验证了文章所建模型的准确性。最后对影响环空温度以及热物性参数的重要因素如分离效率、空心球注入速率、分离器位置等进行了敏感性分析。研究表明，通过调节泵排量与空心球直径以及分离器位置，可以实现环空压力梯度的准确控制，很好地改善深水钻井中窄压力窗口引起的溢漏问题。