摘 要 井筒溫度和壓力場的計算是深水鉆井設計的重要內容。綜合考慮溫壓場與鉆井液性能的相互影響，建立了深水鉆井井筒鉆井液性能、溫度和壓力場耦合計算模型，并進行了求解分析。實例分析結果表明：受海水低溫影響，上部井段環空溫度會小于入口溫度，需注意低溫時天然氣水合物形成帶來的安全隱患；受壓力和溫度影響，靜止時鉆井液最大密度出現在海底泥線處，井底處鉆井液實際密度小于井口鉆井液密度，循環時井內鉆井液實際密度和當量循環密度（ＥＣＤ）均大于入口鉆井液密度；溫壓場與鉆井液密度耦合對ＥＣＤ影響較大，鉆井液粘度與溫壓場耦合對泵壓影響較大，考慮鉆井液密度和粘度影響時泵壓計算誤差將明顯降低。

 

  關鍵詞 深水鉆井；井筒；溫度場；壓力場；鉆井液性能；計算模型；實例分析隨著現代工業的飛速發展，石油能源的需求急劇增加，深水區已成為全球油氣資源勘探開發的熱點區域［１］。深水鉆井水力參數設計與常規鉆井存在很大不同［２］，深水的存在導致地層安全鉆井液密度窗口較窄，環空壓力控制不好容易引起井塌、井漏和井涌等復雜情況發生，這就需要對井筒壓力和溫度進行更為精確的計算和控制。

 

  對于深水鉆井，井筒內存在低溫（隔水管段）和高溫（地層段）２個溫度場，溫度場、鉆井液性能和井筒壓力場是相互影響的。現有關于深水隔水管井筒溫壓場的研究主要集中在２個方面：一是將溫度場和壓力場分開計算［３５］，即計算溫度場時不考慮壓力場的影響，也不考慮溫壓場對鉆井液性能的影響，反之亦然；二是僅在計算鉆井液靜止井筒壓力場時（溫度場按地溫梯度計算）考慮鉆井液密度變化［６９］。而對于循環時鉆井液性能，尤其是鉆井液流變性能與井筒溫度、壓力場耦合模型及規律的研究較少，因此有必要結合深水鉆井特點，綜合考慮鉆井液密度和流變性能與井筒溫度和壓力場的相互影響，建立深水鉆井井筒溫度、壓力和鉆井液性能的耦合計算模型，分析深水鉆井井筒溫度場、壓力場變化規律，為我國深水鉆井設計提供指導。

 

  由于實際物理過程復雜，為簡化計算，建立模型時僅考慮鉆井液在井筒內的軸向傳熱與徑向熱交換，鉆井液、套管和地層等各種熱物性參數不變，不考慮鉆井液密度變化引起的速度變化，則根據流體力學和傳熱學原理可以建立如下井筒溫度場方程。