郑友志 辜 涛 舒 刚 杨 谋 余 江 伍 葳 张占武 赵 军

1.中国石油西南油气田公司工程技术研究院 2.国家能源高含硫气藏开采研发中心3.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 4.中国石油西南油气田公司勘探事业部

0 引言

四川盆地西部（简称川西）超深天然气气井目的层埋深在8 000 m 左右，井底原始地温均大于150℃，一般都采用定向井的钻井方式钻至目的层。在常规浅井钻进时，忽略温度压力对钻井液密度与流变性影响，可确保钻进过程的顺利实施。然而，在川西超深井地层钻进时，井筒流体循环与近井壁地层发生大量热量交换，给井筒流体性能、井筒压力、井壁岩石力学性质及井下测量工具服役环境等产生重要影响。为此，准确预测川西定向井钻井过程中井筒瞬态温度，以及评价温度环境变化对流体性能与压力分布的影响就显得尤为重要。

井筒流体循环时，井筒（钻柱内流体、钻柱壁及环空流体）与地层（套管、水泥环近井壁岩石）各控制区域之间及内部的热交换方式、初始条件及边界不断发生非稳态变化[1-5]。将该热物理过程用数学模型来描述，即涉及十余个偏微分方程、十多个初始条件及二十多个边界条件联立求解。导致准确预测井筒—地层瞬态温度难度大，求解复杂。为此，部分学者为了降低其求解难度，将地层瞬态传热简化为拟稳态传热，同时，忽略了井筒内钻柱的热物理性质的作用[6-7]。分析了气井井筒温度变化[8-9]、评价了冻土原始地层温度[10]、预测了天然气水合物产量[11]以及开展了不同工况温压耦合流动计算等[12-14]。……