本發(fā)明涉及鉆井，尤其涉及基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、超深層油氣勘探開發(fā)取得了重要進(jìn)展，成為近年來油氣探明儲量的增長主體。超深水平井鉆完井技術(shù)有了長足的進(jìn)步，隨著鉆探深度的不斷提高，鉆井難度也在不斷攀升。超深水平井井下高溫環(huán)境不僅會顯著影響鉆井液的熱物性、固井質(zhì)量、井眼穩(wěn)定性和破巖效率，而且可能會導(dǎo)致隨鉆測量工具、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具和地質(zhì)導(dǎo)向工具的失效。因此，發(fā)展控溫鉆井技術(shù)是防范深層鉆井作業(yè)發(fā)生事故的重要手段，其中井筒溫度的預(yù)測與控制是一個非常重要問題。

2、針對上述難點提出了一種采用雙通道鉆桿鉆進(jìn)的解決方案，采用雙通道鉆桿可以讓巖屑通過一個單獨的流道從井底返出，實現(xiàn)恒定的井下壓力梯度，能夠減少了由于浮力產(chǎn)生的扭矩和阻力。因此，雙通道鉆桿鉆井被認(rèn)為是未來深層油氣鉆井的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中井筒溫度對于雙通道鉆桿鉆井的井筒壓力控制和井下工具選擇具有重要的影響，需要對其井筒溫度進(jìn)行詳細(xì)掌握。雙通道鉆桿鉆井作為一種全新的鉆井方式，具有多流道和變溫變質(zhì)量流動的特點，以往的井筒溫度模型均無法應(yīng)用，相關(guān)研究文獻(xiàn)也未見報道。由于缺乏相應(yīng)的井筒溫度預(yù)測模型及井筒溫度控制方法，極大的限制了該鉆井技術(shù)在超深地層鉆井過程中的使用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，以實現(xiàn)雙通道鉆桿鉆井技術(shù)下的溫度控制，實現(xiàn)控溫鉆井。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法，包括：

3、根據(jù)雙通道鉆桿的循環(huán)模式得到水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，所述循環(huán)模式表征所述雙通道鉆桿中流體的流動方向；

4、根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度；

5、基于所述井筒溫度進(jìn)行控溫鉆井。

6、可選的，所述循環(huán)模式，包括：

7、循環(huán)模式a：鉆桿內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向上流動，內(nèi)管通道內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向下流動，內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)的輔助流體流動方向為靜止；

8、循環(huán)模式b：鉆桿內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向上流動，內(nèi)管通道內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向下流動，內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)的輔助流體流動方向為向下流動；

9、循環(huán)模式c：鉆桿內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向下流動，內(nèi)管通道內(nèi)主循環(huán)流體流動方向為向上流動，內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)的輔助流體流動方向為向下流動；

10、所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，包括：所述雙通道鉆桿各熱區(qū)域?qū)?yīng)的鉆桿內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型、內(nèi)管通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型、內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型和雙通閥處瞬態(tài)傳熱模型。

11、可選的，所述鉆桿內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

12、

13、其中：

14、

15、

16、下標(biāo)1表示鉆桿中的流體，下標(biāo)pi-in表示雙通道鉆桿的內(nèi)管的內(nèi)壁，下標(biāo)p-in為內(nèi)管，d為直徑，qf1為鉆桿中的軸向熱對流項，q為排量，q1為泵入主循環(huán)流體的排量，q2為泵入輔助流體的排量。

17、可選的，所述內(nèi)管通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

18、

19、其中：

20、

21、

22、下標(biāo)2表示內(nèi)管通道中的流體，下標(biāo)po-in表示雙通道鉆桿的內(nèi)管的外壁，下標(biāo)pi-out表示雙通道鉆桿的外管的內(nèi)壁，下標(biāo)p-out表示雙通道鉆桿的外管，qf2為內(nèi)管通道中的軸向熱對流項。

23、可選的，所述內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

24、

25、

26、可選的，所述雙通閥處瞬態(tài)傳熱模型，包括：

27、

28、qa1和qa2分別為循環(huán)方式a條件下鉆桿中和內(nèi)管通道中雙通閥處的控制體積單元內(nèi)粘性耗散產(chǎn)生的熱源項；

29、

30、qb1和qb2分別為循環(huán)方式b條件下鉆桿中和內(nèi)管通道中雙通閥處的控制體積單元內(nèi)粘性耗散產(chǎn)生的熱源項。vzb1和vzb2分別為循環(huán)方式b條件下鉆桿中和內(nèi)管通道中通過雙通閥的流速。

31、可選的，所述根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度，包括：

32、通過所述鉆桿內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型、內(nèi)管通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型、內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型和雙通閥處瞬態(tài)傳熱模型的偏微分方程使用有限差分法進(jìn)行求解，得到所述井筒溫度。

33、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于雙通道鉆桿的控溫鉆井裝置，包括：

34、模型確定單元，用于根據(jù)雙通道鉆桿的循環(huán)模式得到水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，所述循環(huán)模式表征所述雙通道鉆桿中流體的流動方向；

35、井筒溫度確定單元，用于根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度；

36、井筒溫度處理單元，用于基于所述井筒溫度進(jìn)行控溫鉆井。

37、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

38、至少一個處理器；以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行本發(fā)明任一實施例所述的基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法。

39、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本發(fā)明任一實施例所述的基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法。

40、本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，根據(jù)雙通道鉆桿的循環(huán)模式得到水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，所述循環(huán)模式表征所述雙通道鉆桿中流體的流動方向；根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度；基于所述井筒溫度進(jìn)行控溫鉆井。本發(fā)明的方案在普通鉆井的基礎(chǔ)上，分析各循環(huán)模式下各流道內(nèi)的流動特征和傳熱機(jī)理，得出水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，設(shè)置初始與邊界條件，使用有限差分法對模型進(jìn)行求解得出井筒溫度，依據(jù)井筒溫度與模型優(yōu)化鉆井參數(shù)，進(jìn)行控溫鉆井。

41、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)模式，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述鉆桿內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)管通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)管與外管之間的環(huán)空通道內(nèi)瞬態(tài)傳熱模型，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述雙通閥處瞬態(tài)傳熱模型，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度，包括：

8.基于雙通道鉆桿的控溫鉆井裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于雙通道鉆桿的控溫鉆井方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。根據(jù)雙通道鉆桿的循環(huán)模式得到水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，所述循環(huán)模式表征所述雙通道鉆桿中流體的流動方向；根據(jù)所述水平井筒瞬態(tài)傳熱模型得到井筒溫度；基于所述井筒溫度進(jìn)行控溫鉆井。本發(fā)明的方案在普通鉆井的基礎(chǔ)上，分析各循環(huán)模式下各流道內(nèi)的流動特征和傳熱機(jī)理，得出水平井筒瞬態(tài)傳熱模型，設(shè)置初始與邊界條件，使用有限差分法對模型進(jìn)行求解得出井筒溫度，依據(jù)井筒溫度與模型優(yōu)化鉆井參數(shù)，進(jìn)行控溫鉆井。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡驍,郭慶豐,張景田,王正旭,趙慶,門明磊,張鑫,王國偉,梁磊,李鵬飛,康健,屈憲偉,葉晨曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19