【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气及地热开发钻完井工程，具体地，涉及一种理论模型-测量数据耦合驱动的超深井钻井地层温度分布智能反演方法及系统。
技术介绍
1、地层温度预测对超深层地热、油气等地下能源开发意义重大。一方面，地层温度决定了地热层的开发潜力，并且影响油气储层中地层流体的热物理性质和流动能力。另一方面，钻井过程中地层温度会影响钻井液循环时的温度分布，而钻井液温度的变化会改变钻井液的密度、流变性，导致井下流体压力动态变化、控制不准，发生井涌、井漏；还会使得钻井液护壁能力和携岩能力劣化，导致井眼失稳、岩屑堆积卡钻等。
2、钻进过程中，获取井筒地层温度主要使用pwd测井工具，但是具有很大的局限性。首先，pwd测量工具无法在高温高压环境下使用，超深层地层温度无法直接测量，并且成本高；其次，传统方法井下测量点有限，无法获取全井筒地层温度剖面；此外，直接测量方法主要获取的是井筒温度，尤其是在套管固井后，直接的测量手段变得有限，受井筒与地层之间换热阻力的影响，井筒与地层温度尚存在很大的差异，但是，目前仍然缺乏基于井筒测量温度直接反演地层温度的理论与方法。由此可见，目前全井筒内地层温度的精确估测仍是一项极具挑战性的难题。
3、因此，亟需探索一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，基于有限的测量数据和简单高效的理论模型，在钻井过程中对地层温度进行快速估测，为钻井井筒流动参数预测控制以及后续资源开发方案制定提供参考。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种超深井钻井
2、术语解释：
3、钻井系统：钻井系统是指用于进行钻井作业的设备、工具和技术的综合系统，包括提升系统、旋转系统、循环系统等部分，涉及多个程序和环节之间的紧密衔接，目标是快速高效地破碎井底岩石、循环钻井液携带出岩屑，建立起开采油气通道。
4、本专利技术的技术方案为：
5、一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，包括：
6、实时测量钻井过程中的温度变化；
7、根据井身结构和地层层位，将整个井筒划分为不同井段；
8、建立复杂井身结构和地温梯度条件下的井筒温度场解析求解算法；
9、建立钻杆和环空内温度场模型参数的确定方法；
10、进行地层温度梯度反演；包括：基于实时的钻井液出入口测量温度数据，进行地层温度反演；依赖井筒温度分布实测数据，进行地层温度反演。
11、根据本专利技术优选的，在钻井系统出入口位置处安装温度计，实时测量钻井过程中的温度变化；包括：
12、钻井过程中，将钻杆下入井底，钻井液以恒定的排量由钻杆内自上而下流动，经过井底钻头处以后，从环空自下而上返回地面；钻井液流动过程中，受地层与井筒之间换热的影响，钻井液温度随时间和位置发生变化；
13、在钻杆入口钻井液注入位置处，安装第一温度计，记录钻井液入口温度t0t,mea；在环空内钻井液出口位置处，安装第二温度计，记录钻井液出口温度t0a,mea。
14、根据本专利技术优选的，采用光纤的方法实时测量钻井过程中的温度变化；包括：
15、将光纤及分布式光纤温度传感器固定在连续油管外壁上，每根油管上安装若干个固定装置将分布式光纤温度传感器(distributed temperature sensing，以下内容中简称为dts)固定，井口安装保护罩，随连续油管下入井底，获取实时、连续且准确的井下不同位置处流体温度数据，连续油管的流体温度tt,mea和环空内的流体温度ta,mea分布如下：
16、tt,mea(0≤z≤h), ta,mea(0≤z≤h) (1)
17、其中：z为深度，m；h为井深，m。
18、根据本专利技术优选的，根据井身结构和地层层位，将整个井筒划分为不同井段；包括：
19、根据已钻井段的井身结构，将地层划分为m个井段，包括第1层套管(表层套管)、第2层套管下部井段、…、第m-1层套管下部井段、裸眼段；不同井段上的井筒结构不同，对应流体与地层之间的综合换热阻力不同，m个井段热阻依次为a1～am；
20、根据临井已钻信息、地质测井、岩性录井数据，确定地层分层情况，同一层位连续深度范围内相同岩性地层内的地层温度梯度相同；根据该划分方法，将地层划分为n个井段，不同井段上的地层地温梯度不同；
21、在上述两种划分方法的基础上，按照井筒热阻或者地层温度梯度中的任意一项不同，将地层共划分为nwell个井段，根据定义得到nwell≤n+m。
22、根据本专利技术优选的，建立复杂井身结构和地温梯度条件下的井筒温度场解析求解算法；包括：
23、对第i井段内井筒温度进行分析，第i井段内井筒的上界面深度为hi-1，第i井段内井筒的下界面深度为hi，第i井段长度为hi-hi-1，井段上不同位置为z；记录第i井段内井筒的上界面为起始点(z＝0)，第i井段内井筒的下界面为终点(z＝hi-hi-1)；考虑井筒轴向热传导和热对流过程，基于热量守恒原理，分别推导得到钻杆和环空内守恒方程，分别如式(2)、(3)所示：
24、qρcf[ta,i(z+dz)-ta,i(z)]＝qa→t-qf→a (2)
25、qρcf[tt,i(z)-tt,i(z+dz)]＝-qa→t (3)
26、式中：ρ为钻井液密度，kg/m3；cf为钻井液比热容，j/(kg·℃)，由地面钻井液热物性实验测量得到；q为钻井液排量，m3/s；qa→t为环空向油管内的传热速率，如式(4)所示：
27、qa→t＝2πrtuat(ta,i-tt,i)dz (4)
28、qf→a为地层向环空内的传热速率；井筒稳定传热条件下，qf→a等于地层向井筒外侧的传热速率qf→w和井筒外侧向环空的换热速率qw→a，即qf→a＝qf→w＝qw→a；
29、
30、qf→a＝qw→a＝2πrcuwa(twb-ta,i)dz (6)
31、式中，tei,i为井段i上的地层温度，tei,i＝tei,i-1+gi·z；tei,i-1为井段i上界面(深度为hi-1，z＝0)的地层温度，gi为井段i上的地层温度梯度，基于温度测量数据反演得到；
32、将式(5)和式(6)代入式(2)和式(3)中，并求解常微分方程，得到第i井段的温度分布解析计算方法：
33、
34、
35、其中：td为无因次温度，℃；ke为地层的热传导系数，w/(m·本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，在钻井系统出入口位置处安装温度计，实时测量钻井过程中的温度变化；包括：
3.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，根据井身结构和地层层位，将整个井筒划分为不同井段；包括：
4.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，建立复杂井身结构和地温梯度条件下的井筒温度场解析求解算法；包括：
5.根据权利要求4所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，建立钻杆和环空内温度场模型参数的确定方法；包括：
6.根据权利要求5所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，基于实时的钻井液出入口测量温度数据，进行地层温度反演；包括：
7.根据权利要求6所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，依赖井筒温度分布实测数据，进行地层温度反演；包括：
8.一种计算机设备，包括存储器
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的超深井钻井地层温度分布智能反演方法的步骤。
10.一种超深井钻井地层温度分布智能反演系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，在钻井系统出入口位置处安装温度计，实时测量钻井过程中的温度变化；包括：
3.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，根据井身结构和地层层位，将整个井筒划分为不同井段；包括：
4.根据权利要求1所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，建立复杂井身结构和地温梯度条件下的井筒温度场解析求解算法；包括：
5.根据权利要求4所述的一种超深井钻井地层温度分布智能反演方法，其特征在于，建立钻杆和环空内温度场模型参数的确定方法；包括：
6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙小辉，孙连红，孙宝江，王志远，王金堂，张剑波，张丽娜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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