海洋双层管双梯度钻井井筒温度分布规律研究

井筒温度对天然气水合物的存在状态有显著影响。为了准确掌握海洋双层管双梯度钻井井筒温度分布规律,基于传热学理论,充分考虑岩屑对内管混合流体热物性参数的影响,以及隔水管、套管、裸眼等井段环空内不同流体类型对传热的影响,引入综合导热系数,建立了适用于双层管双梯度钻井的井筒温度场预测模型,并探究了井筒温度分布规律。研究结果发现:对双层管双梯度钻井井筒而言,其在海底附近的温度达到最低值,在水合物固态流化开采时应特别注意该井段的井筒温度分布;注入流体温度、排量和钻井液比热容的增大,会导致内管流体温度剖面整体增大;注入流体温度主要影响井口附近的内管流体温度,而排量和钻井液比热容主要影响海底附近的内管流体温度,可以通过调节上述参数来改善不同井段井筒温度分布,以减少水合物的生成。研究结果可为水合物的安全高效开采提供理论支撑。

海洋天然气水合物固态流化多相混合浆液水平段运移规律

为了揭示天然气水合物多相混合浆液在固态流化开采工艺水平管段的运移规律,基于固液两相流模型,采用计算流体力学软件建立了相应的仿真分析模型,对比了在相同工况下,双层管双梯度钻井水合物固态流化钻采工艺与常规钻采方式水平段内水合物混合浆液运移效率,分析了水合物丰度、固相颗粒粒径、钻井液流量和举升泵扬程对水合物多相混合浆液运移效率的影响。研究结果表明:在同等条件下,双层管双梯度钻井水合物固态流化工艺水平段水合物混合浆液的运移效率比常规开采方法的高;随着水合物丰度提高,钻井液流量增大,举升泵扬程较大时,水合物多相混合浆体主要以悬移的方式运移,固相颗粒在水平管段中沉积率降低;双层管双梯度钻井水合物钻采工艺更适用于固态流化开采形成的含砂体积分数高、固相颗粒尺寸大的混合浆液运移;在长水平井段分节增设多级举升泵可实现水合物混合浆液二次破碎、减小固相颗粒直径,提高水平段固相颗粒运移效率;适当提高钻井液流量能有效提高水合物混合浆液在水平段中的运移效率。