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第31卷第1期2010年1月
石油学报
ACTAPETROLEISINICA
Vol.31No.1
Jan.2010
文章编号：0253-2697(2010)01-0134-05
泡沫钻井液在井筒中的流动与传热
张小宁李根生黄中伟田守增史怀忠万立夫
(中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249)
摘要：针对泡沫钻井液特殊物理性质，建立了泡沫在井简中流动与传热的数学模型，并给出了模型求解方法。为了分析传热对泡沫钻井水力参数的影响，采用建立的数学模型和给出的求解方法进行的数值计算结果表明：钻杆内泡沫温度始终低于环空内泡沫温度和地层温度，而环空下部泡沫温度低于地层温度，在环空上部泡沫温度高于地层温度。随着井深、注液流量和注气流量的增加，环空下部泡沫温度与地层偏差增大。传热使井口泡沫质量增大、井底泡沫质量减小、井底压力增大、最小携岩流速减小、最小注气流量增大，降低了泡沫的稳定性和携岩能力。另外，对泡沫的密度、Fanning摩擦系数也有一定的影响；井筒传热对泡沫钻井水力参数有一定的影响，但不是很明显，可通过增加注气流量和井口回压来抵消传热对泡沫钻井水力参数的影响。
关键词：泡沫钻井液；井筒传热；泡沫钻井；水力参数；数值计算；数学模型中图分类号：TE249文献标识码：A
Wellboreflowandheattransferoffoamdrillingfluid
ZHANGXiaoningLIGenshengHUANGZhongweiTIANShoucengSHIHuaizhongWANLifu
(StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)
Abstract:Foamdrillingfluidhassomespecialphysicalproperties.Themathematicalmodelforfoamflowandheattransferinwell-borewasestablished,andthesolutionmethodofthemodelwasproposed.Inordertoanalyzetheeffectofheattransferonthehy-draulicparametersoffoamdriling,thenumericalcalculationwasconductedbyemployingtheestablishedmathematicalmodelandthecorrespondingsolutionmethod.Theresultsindicatedthatthetemperatureoffoamindrillingpipewasalwayslowerthanthatoffoaminannulusandformation.Thefoamtemperatureatthebottomofannuluswaslowerthanformationtemperature,butthefoamtemperatureatthetopofannuluswashigherthanformationtemperature.Thedeviationbetweenfoamtemperatureatbottomofan-nulusandformationtemperatureincreasedwiththeincreasesofwelldepth,liquidinjectionrateandgasinjectionrate.Thewellboreheattransfercouldresultinquantityincreasingoffoamattopofannulus,qualitydecreasingoffoamatbottomofannulus,pressureincreasinga
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