控压固井分段降密度环节井筒温压场预测模型研究

来源：石油科学通报杂志2025年第1期北京时间：

作者：刘金璐；李军；柳贡慧；李宁；张权；周宝；孙红宇

单位：中国石油塔里木油田公司,库尔勒 841000;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油天然气集团有限公司超深层复杂油气藏勘探开发技术研发中心,库尔勒 841000;新疆维吾尔自治区超深层复杂油气藏勘探开发工程研究中心,库尔勒 841000;新疆超深油气重点实验室,库尔勒 841000%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%中国石油塔里木油田公司,库尔勒 841000%中国石油塔里木油田公司,库尔勒 841000;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249

摘要：控压降密度是控压固井技术的关键环节,该环节对保证固井施工安全具有重要意义.控压降密度工艺可分为一次降密度工艺和分段降密度工艺,在现场应用中,分段降密度工艺的适用性更强、需求量更高,因此如何精确预测分段降密度过程中的井筒压力场成为了该技术的关键.结合"先下后降、再下再降"的分段降密度工序,采用拉格朗日法推导了环空浆柱结构描述方程.开展了高温(220℃)、高压(180 MPa)钻井液流变性实验,研究发现:当温度小于 140℃时,温度对流变性影响显著;当温度大于 140℃时,温度对流变性影响较小.对此,考虑温度、压力和流变性的相互影响,建立了分段降密度全过程井筒温压场预测模型.利用实测井口压力对模型进行了验证,最大相对误差小于3.6%.与传统模型相比,本文模型弥补了其工艺适用性的不足,且预测精度更高.基于X井数据对两种分段降密度工艺的关键参数进行了预测,结果表明:环空流体类型分布受初始浆柱结构、排量等因素的综合影响,三次降密度作业所需的时间分别为 5.24 h、5.12 h、4.78 h;井筒温度场受工况影响明显,不同工况相同位置处的环空温度最大相差 35.1℃;三次降密度工艺所需时间多 1.42 h,但在第一次降密度过程中井底压力较低,不易压漏地层;利用本文模型设计的井口回压,可以保证井底压力处于安全范围内.研究结果可为控压固井分段降密度环节井筒压力的准确预测及精细控制提供理论支撑.

关键词：控压固井,分段降密度环节,钻井液流变性,井筒温度,井筒压力