陈现军

（中法渤海地质服务有限公司，天津 300452）

随着陆上油气资源的日益衰竭，而世界能源需要日益增长，加之海上特别是深海勘探开发技术的不断提高，海上及深水区域油气资源钻探逐年增加，深水钻探技术也成为近年来的热点问题[1]。在深水条件下，钻井液物性和井筒压力受环境温度（包括深水低温和地温梯度）影响较大，而井眼中钻井液物性（密度、流变性等）变化和压力分布（ECD）是钻井施工和设计的必要基础数据。在深水钻井，井筒温度受海水和地层双重影响，温度梯度不单一，温度和压力对钻井液物性影响则不可忽视，钻井环空内钻井液循环当量密度（ECD）精确预测是实现安全高效钻井的保证。

钻井实践表明，对钻井液压力温度的错误估算可能会导致溢流、井漏、井涌等井下复杂情况，甚至产生井喷等灾难性的后果。为此，有必要建立准确预测海上深水钻井井筒温度压力预测数学模型，分析计算深水钻井时井内钻井液密度和液柱压力的变化规律，以合理控制井下压力、确保高温高压井的施工安全，从而为深水钻井的工程设计和施工提供依据。

1 井筒流动与传热数学模型

1.1 基本假设

考虑到在井筒环空钻井液流动与传热的复杂性，对其流动和传热作部分简化处理，假设如下[2]：

（1）井筒环空内钻井液流动为稳态流动，环空横截面上钻井液物性参数和流动传热参数均相同，故其流动为一维流动；

（2）传热过程中只考虑径向传热，不考虑纵向传热；……