本發(fā)明實(shí)施例涉及鉆井測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

在鉆井過(guò)程中，井底以及井周地層溫度的預(yù)測(cè)是不可以忽視的影響因素。隨鉆的井底溫度影響著鉆井液流變性，從而改變鉆井過(guò)程中的壓耗；在深井超深井中，影響鉆頭性能；影響著井底泥漿密度，在深井超深井中，由于井底和井口的溫度相差很大，故導(dǎo)致從井口測(cè)得到泥漿密度不能夠反映出井底泥漿的真實(shí)情況；在某些具有較高地溫梯度的地層中，泥漿受井筒溫度的影響導(dǎo)致膨脹或收縮，進(jìn)而導(dǎo)致不可預(yù)料的井下事故，如井涌、漏失等情況。井周溫度的改變影響到固井工藝技術(shù)，單柱套管位置頂部和底部的水泥漿要同時(shí)應(yīng)對(duì)不同位置的溫度情況。而且對(duì)于溫度的預(yù)測(cè)，要知道水泥漿在此溫度條件需要多長(zhǎng)時(shí)間可以達(dá)到要求的應(yīng)力強(qiáng)度。

目前唯一獲取井底溫度場(chǎng)的方法是pwd測(cè)井工具，但是，隨著深井超深井的逐漸增多，該pwd測(cè)量工具具有很大局限性，其無(wú)法在高溫高壓的環(huán)境下使用。另外，很多學(xué)者國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于傳熱學(xué)基本理論對(duì)井底以及井周地層溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。但其預(yù)測(cè)方法仍然以定性分析為主，所使用的方法是有限元法和解析法，該方法對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求非常高、耗時(shí)耗力，最為關(guān)鍵的是預(yù)測(cè)精度上不準(zhǔn)確，達(dá)不到工程上的要求。目前國(guó)內(nèi)外尚沒有就該問(wèn)題的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法及裝置，能夠在pwd無(wú)法使用的情況下，快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)井筒溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，保障施工的安全、節(jié)省鉆井成本并提高鉆井施工效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，該方法包括：

獲取鉆井作業(yè)參數(shù)；

根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；

根據(jù)該不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。

可選地，鉆井作業(yè)參數(shù)包括：基本參數(shù)、施工參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆具組合參數(shù)、泥漿配方參數(shù)、熱物理參數(shù)以及地層參數(shù)。

可選地，該溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：在當(dāng)前鉆井位置處鉆井液在鉆桿處的溫度、鉆井液在環(huán)空處的溫度以及當(dāng)前鉆井位置的井壁溫度；

溫度計(jì)算模型包括：

鉆桿處能量守恒模型：

環(huán)空處能量守恒模型：

井壁能量守恒模型：

其中，cp_mp、ρp分別代表鉆桿處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rpi和rpo分別代表鉆桿的鉆桿內(nèi)徑和外徑；tp、ta分別代表鉆井液在鉆桿處和環(huán)空處的溫度；cp_ma、ρa(bǔ)分別代表環(huán)空處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rw代表井眼半徑；tw代表井壁的溫度；uap代表鉆桿和環(huán)空之間的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)；kf代表熱傳遞系數(shù)；tf代表地層溫度；cp_f代表地層比熱容。

可選地，有限差分法包括：

以向前空間和向后時(shí)間迭代的方式計(jì)算鉆井液在鉆桿處的溫度；

以向前空間和向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算鉆井液在環(huán)空處的溫度；以及，

以向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算井壁溫度。

可選地，迭代計(jì)算的初始條件包括：靜止?fàn)顟B(tài)下將要實(shí)施鉆井作業(yè)處的地層溫度；地表溫度、地溫梯度以及井深；

其中，ti、j＝tsurf+gtz；tsurf為地表溫度，gt為地溫梯度,z為井深；ti、j代表在徑向i和深度j方向上的地層溫度。

可選地，迭代計(jì)算的結(jié)束條件包括：

鉆井液在管柱最末端的溫度等同于鉆井液在環(huán)空部分最底部的溫度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)裝置，該裝置包括：獲取模塊、計(jì)算模塊和繪制模塊；

獲取模塊，用于獲取鉆井作業(yè)參數(shù)；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；

繪制模塊，用于根據(jù)不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。

可選地，鉆井作業(yè)參數(shù)包括：基本參數(shù)、施工參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆具組合參數(shù)、泥漿配方參數(shù)、熱物理參數(shù)以及地層參數(shù)。

可選地，溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：在當(dāng)前鉆井位置處鉆井液在鉆桿處的溫度、鉆井液在環(huán)空處的溫度以及當(dāng)前鉆井位置的井壁溫度；

溫度計(jì)算模型包括：

鉆桿處能量守恒模型：

環(huán)空處能量守恒模型：

井壁能量守恒模型：

其中，cp_mp、ρp分別代表鉆桿處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rpi和rpo分別代表鉆桿的鉆桿內(nèi)徑和外徑；tp、ta分別代表鉆井液在所述鉆桿處和環(huán)空處的溫度；cp_ma、ρa(bǔ)分別代表環(huán)空處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rw代表井眼半徑；tw代表井壁的溫度；uap代表鉆桿和環(huán)空之間的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)；kf代表熱傳遞系數(shù)；tf代表地層溫度；cp_f代表地層比熱容。

可選地，有限差分法包括：

以向前空間和向后時(shí)間迭代的方式計(jì)算鉆井液在鉆桿處的溫度；

以向前空間和向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算鉆井液在環(huán)空處的溫度；以及，

以向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算井壁溫度。

可選地，迭代計(jì)算的初始條件包括：靜止?fàn)顟B(tài)下的地層溫度、地表溫度、地溫梯度以及井深；

其中，ti、j＝tsurf+gtz；tsurf為地表溫度，gt為地溫梯度,z為井深；ti、j代表在徑向i和深度j方向上的地層溫度。

可選地，迭代計(jì)算的結(jié)束條件包括：

鉆井液在管柱最末端的溫度等同于鉆井液在環(huán)空部分最底部的溫度。

與當(dāng)前技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例包括：獲取鉆井作業(yè)參數(shù)；根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；根據(jù)該不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的方案，能夠在pwd無(wú)法使用的情況下，基于當(dāng)前的鉆井作業(yè)參數(shù)以及預(yù)設(shè)的溫度計(jì)算模型以有限差分法快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)井筒溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，保障了施工的安全、節(jié)省了鉆井成本并提高了鉆井施工效率。

附圖說(shuō)明

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的附圖進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)施例中的附圖是用于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明實(shí)施例，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例保護(hù)范圍的限制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的溫度場(chǎng)分布示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)裝置組成框圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并不能用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，如圖1所示，該方法包括步驟s101-s103：

s101、獲取鉆井作業(yè)參數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，該鉆井作業(yè)參數(shù)可以包括：基本參數(shù)、施工參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆具組合參數(shù)、泥漿配方參數(shù)、井眼軌跡參數(shù)、熱物理參數(shù)以及地層參數(shù)。這些參數(shù)可以通過(guò)與鉆井現(xiàn)場(chǎng)的施工設(shè)備通信獲得。

其中，該基本參數(shù)包括：當(dāng)前狀態(tài)為靜止過(guò)程或鉆進(jìn)過(guò)程；

施工參數(shù)是指施工過(guò)程中，設(shè)備的工作參數(shù)，包括：泵壓、排量以及rop(roprateofpenetration機(jī)械鉆速)等；

井身結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：當(dāng)前所下套管的層次及相應(yīng)尺寸、井眼尺寸、套管內(nèi)徑、外徑等；

鉆具組合參數(shù)用以描述當(dāng)前鉆桿、鉆鋌以及鉆頭等的屬性參數(shù)，包括：鉆桿內(nèi)徑、外徑等；

泥漿配方參數(shù)用以描述當(dāng)前鉆進(jìn)過(guò)程中所用泥漿體系的關(guān)鍵參數(shù)，包括：流變性、密度等；

井眼軌跡參數(shù)用以描述井的軌跡信息，包括：井斜角、方位角、狗腿度等；

熱物理參數(shù)用以描述所有影響溫度場(chǎng)實(shí)體(如泥漿、套管、地層)的熱物理屬性，包括：三者的熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容等；

地層參數(shù)用以描述地層的地溫梯度以及巖性等。

s102、根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，獲取上述所有鉆井作業(yè)參數(shù)之后，便可以將該鉆井作業(yè)參數(shù)作為輸入?yún)?shù)傳輸?shù)綔囟葓?chǎng)計(jì)算模擬器中，利用有限差分法進(jìn)行大規(guī)模的動(dòng)態(tài)計(jì)算模擬。

可選地，該溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：在當(dāng)前鉆井位置處鉆井液在鉆桿處的溫度、鉆井液在環(huán)空處的溫度以及當(dāng)前鉆井位置的井壁溫度。

溫度計(jì)算模型包括：

鉆桿處能量守恒模型：

其中，cp_mp、ρp分別代表鉆桿處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rpi和rpo分別代表鉆桿的鉆桿內(nèi)徑和外徑；tp、ta分別代表鉆井液在鉆桿處和環(huán)空處的溫度；uap代表鉆桿和環(huán)空之間的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，隨著鉆井液流入鉆桿，它首先要從環(huán)空處吸收熱量，這樣就導(dǎo)致鉆井液的溫度升高，根據(jù)能量守恒定理，可以得到等式(1)所示的鉆桿處能量守恒模型。

其中，鉆桿和環(huán)空之間總的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)uap可以通過(guò)等式(2)得到。

hp和ha分別代表鉆桿和環(huán)空之間的對(duì)流傳熱系數(shù)，rpi代表鉆桿半徑，ksteel代表鉆桿鋼級(jí)傳熱系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)流傳熱系數(shù)h可以通過(guò)nusselt數(shù)(簡(jiǎn)稱nu)來(lái)確定，如下式(3)所示：

其中，d代表長(zhǎng)度，例如鉆桿內(nèi)經(jīng)(dhole-dpipe代表環(huán)空尺寸)；對(duì)于層流來(lái)說(shuō)，nusselt為常數(shù)，對(duì)于紊流來(lái)說(shuō)，nusselt數(shù)可以通過(guò)下式(4)計(jì)算得到：

nu＝0.023nre^0.8npr^0.3(4)

其中，prandtl數(shù)(npr)和reynolds數(shù)(nre)為無(wú)量綱數(shù)，可以通過(guò)(5)和(6)式得到：

其中，μm是鉆井液表觀粘度系數(shù)，cp_m是泥漿比熱容，右式常數(shù)為單位制轉(zhuǎn)換系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，溫度計(jì)算模型還包括：

環(huán)空處能量守恒模型：

其中，rpo代表鉆桿的鉆桿內(nèi)徑和外徑；ta代表鉆井液在環(huán)空處的溫度；cp_ma、ρa(bǔ)分別代表環(huán)空處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rw代表井眼半徑；tw代表井壁的溫度；uap代表鉆桿和環(huán)空之間的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，鉆井液密度的大小受巖屑產(chǎn)生量的影響，在實(shí)際鉆井過(guò)程中，rop要遠(yuǎn)大于0，所以巖屑產(chǎn)生量可以通過(guò)(8)式來(lái)計(jì)算：

其中，φ和dbit分別代表巖層的孔隙度以及鉆頭直徑。

在本發(fā)明實(shí)施例中，環(huán)空處泥漿(即鉆井液)返出量和注入量并不相等，換句話說(shuō)，在鉆井過(guò)程中，泥漿密度(鉆井液密度)是隨著巖屑的不斷產(chǎn)生而變化著的，所以環(huán)空處泥漿密度(鉆井液密度)可以由(9)式進(jìn)行計(jì)算：

其中，ρf代表地層巖石密度，qa為環(huán)空位置的真實(shí)泥漿排量，它可以監(jiān)測(cè)泥漿是否漏失或溢流。環(huán)空流速可以通過(guò)排量與泥漿返出因子的乘積來(lái)得到。泥漿返出因子表示所注入井底的泥漿流入環(huán)空的比例。比如，泥漿的返出因子小于1，則表示有漏失的情況發(fā)生，如果其大于1，則有溢流的情況發(fā)生。環(huán)空處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量可以由(10)式得到:

同理，返出泥漿(即鉆井液)的比熱容可以由(11)式進(jìn)行修正得到:

其中，cp_f代表地層比熱容。

在本發(fā)明實(shí)施例中，溫度計(jì)算模型還包括：

井壁能量守恒模型：

其中，kf代表熱傳遞系數(shù)，tf代表地層溫度。在地層中，徑向熱傳導(dǎo)是主要的傳熱方式，所以，可以忽略在縱向的沿著井眼軌跡的熱傳導(dǎo)，因?yàn)橹饕臏囟忍荻仁窃趶较颍虼耍覀兛梢缘玫?13)式:

其中，af代表地層的熱擴(kuò)散系數(shù)，af＝kf/(cp_fρf)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于海上鉆井來(lái)說(shuō)，考慮到海床的因素，等式(7)和等式(12)可以修改為(14)式:

其中，rri和rro分別代表隔水管的內(nèi)徑和外徑；tri代表隔水管內(nèi)的環(huán)空溫度；

uwr代表隔水管外部的總體熱傳熱系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，隔水管外部的總體熱傳熱系數(shù)uwr可以由(15)式得到:

其中，kriser代表隔水管熱傳導(dǎo)系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，同樣考慮到海床，式(12)也進(jìn)行了修正。這里隔水管的內(nèi)徑代替了地層井壁的概念，因此，由式(12)可以修改為式(16)式:

其中，tro代表隔水管外徑部分的溫度；cp_wr和ρr分別代表隔水管比熱容和隔水管平均密度。

在本發(fā)明實(shí)施例中，假設(shè)在隔水管和海水之間傳熱導(dǎo)是穩(wěn)定性的，則隔水管外徑的溫度可以通過(guò)(17)式確定：

2πrrouwr(tri-tro)＝2πrroh∞(tro-t∞)(17)

其中，h∞和t∞分別代表海水傳熱系數(shù)和對(duì)于某一深度位置海水溫度，(17)式中的tro可以由(18)式得到:

其中，kd無(wú)量綱參數(shù)，定義為式(19):

在本發(fā)明實(shí)施例中，基于上述的溫度計(jì)算模型以及前述的鉆井作業(yè)參數(shù)，便可以以有限差分法計(jì)算出不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)。在上述溫度計(jì)算模型中，基于井深數(shù)據(jù)以及沿著徑向方向，井壁和地層可以分別用二維的網(wǎng)格系統(tǒng)代替，其可以包含8個(gè)徑向元素和變化元素。沿井壁默認(rèn)的網(wǎng)格尺寸可以是100-ft。與此同時(shí)，5個(gè)徑向元素累加的步長(zhǎng)可以為1.5-ft。假設(shè)井壁和地層的熱交換不會(huì)改變溫度場(chǎng)的外邊界。

可選地，有限差分法可以包括：

以向前空間和向后時(shí)間迭代的方式計(jì)算鉆井液在鉆桿處的溫度；

以向前空間和向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算鉆井液在環(huán)空處的溫度；以及，

以向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算井壁溫度。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用上述的迭代方式分別將上一個(gè)鉆井作業(yè)位置處的迭代結(jié)果數(shù)據(jù)作為下一個(gè)鉆井作業(yè)位置處的迭代條件依次迭代，獲取每個(gè)鉆井位置處鉆井液在鉆桿處的溫度、鉆井液在環(huán)空處的溫度以及每個(gè)鉆井位置的井壁溫度。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在通過(guò)迭代方式計(jì)算上述的各個(gè)溫度值之前，需要先確定迭代計(jì)算最初的初始條件。

可選地，迭代計(jì)算的初始條件包括：靜止?fàn)顟B(tài)下將要實(shí)施鉆井作業(yè)處的地層溫度；地表溫度、地溫梯度以及井深；

ti、j＝tsurf+gtz(20)

其中，tsurf代表地表溫度，gt代表地溫梯度,z為井深；ti、j代表在徑向i和深度j方向上的地層溫度。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在近海地區(qū)，可以以一個(gè)關(guān)聯(lián)式來(lái)描述海水沿著深度的變化情況。一種比api-rp13d更為準(zhǔn)確的描述海水溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型如(21)式所示：

其中，tsurf_sea代表海水表面的溫度乘以0.338，z代表海水的深度，結(jié)果有：

f(z)＝1+e^{-0.016z+1.244}(22)

在本發(fā)明實(shí)施例中，總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于近海海床以上部分的初始溫度場(chǎng)可以通過(guò)式(21)和式(22)來(lái)計(jì)算。對(duì)于海床以下部分的溫度場(chǎng)的計(jì)算，在式(20)中tsurf可以由所計(jì)算的海床溫度來(lái)代替。

在本發(fā)明實(shí)施例中，假設(shè)地層和周圍環(huán)境下沒有熱交換，則有(23)式：

在本發(fā)明實(shí)施例中，如果徑向的步長(zhǎng)足夠大的話，那么我們可以假設(shè)在徑向外部的邊界條件仍然保持的初始溫度，可以表示為(24)式:

上標(biāo)代表著時(shí)間步長(zhǎng)，管柱內(nèi)泥漿的入口溫度tmud可由式(25)來(lái)給出：

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)前述模型獲得迭代的初始條件以后，還需要獲取迭代的邊界條件，即結(jié)束條件。為了確保在井底部分溫度場(chǎng)的連續(xù)性，井底邊界條件可以為(26)式所示：

上式(26)代表著泥漿在管柱最末端的溫度等同于泥漿在環(huán)空部分最底部的溫度。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例中，選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)是確保數(shù)值穩(wěn)定性和收斂性關(guān)鍵因素。時(shí)間步長(zhǎng)是基于井眼幾何形狀和空間步長(zhǎng)選擇。利用時(shí)間步長(zhǎng)和one-waywave等式可以滿足這一點(diǎn)，如式(27)所示:

其中，dt代表所選擇的時(shí)間步長(zhǎng)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，因?yàn)榫鄢叽绾湍酀{的密度是隨著井深變化的，所以，該收斂準(zhǔn)則也是需要對(duì)不同深度的進(jìn)行校驗(yàn)的。

s103、根據(jù)該不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)上述步驟計(jì)算出不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)以后，便可以以橫坐標(biāo)為溫度值，縱坐標(biāo)為井壁深度值，繪制出鉆井作業(yè)中的溫度場(chǎng)分布示意圖，如圖2實(shí)施例所示。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)裝置1，如圖3所示，需要說(shuō)明的是，上述的方法實(shí)施例中的任何實(shí)施例均適用于本發(fā)明實(shí)施例的裝置實(shí)施例中，在此不再贅述。該裝置包括：獲取模塊11、計(jì)算模塊12和繪制模塊13；

獲取模塊11，用于獲取鉆井作業(yè)參數(shù)；

計(jì)算模塊12，用于根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；

繪制模塊13，用于根據(jù)不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。

可選地，鉆井作業(yè)參數(shù)包括：基本參數(shù)、施工參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆具組合參數(shù)、泥漿配方參數(shù)、熱物理參數(shù)以及地層參數(shù)。

可選地，溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：在當(dāng)前鉆井位置處鉆井液在鉆桿處的溫度、鉆井液在環(huán)空處的溫度以及當(dāng)前鉆井位置的井壁溫度；

溫度計(jì)算模型包括：

鉆桿處能量守恒模型：

環(huán)空處能量守恒模型：

井壁能量守恒模型：

其中，cp_mp、ρp分別代表鉆桿處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rpi和rpo分別代表鉆桿的鉆桿內(nèi)徑和外徑；tp、ta分別代表鉆井液在所述鉆桿處和環(huán)空處的溫度；cp_ma、ρa(bǔ)分別代表環(huán)空處單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的鉆井液質(zhì)量、比熱容以及鉆井液密度；rw代表井眼半徑；tw代表井壁的溫度；uap代表鉆桿和環(huán)空之間的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)；kf代表熱傳遞系數(shù)；tf代表地層溫度；cp_f代表地層比熱容。

可選地，有限差分法包括：

以向前空間和向后時(shí)間迭代的方式計(jì)算鉆井液在鉆桿處的溫度；

以向前空間和向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算鉆井液在環(huán)空處的溫度；以及，

以向前時(shí)間的迭代方式計(jì)算井壁溫度。

可選地，迭代計(jì)算的初始條件包括：靜止?fàn)顟B(tài)下的地層溫度、地表溫度、地溫梯度以及井深；

其中，ti、j＝tsurf+gtz；tsurf為地表溫度，gt為地溫梯度,z為井深；ti、j代表在徑向i和深度j方向上的地層溫度。

可選地，迭代計(jì)算的結(jié)束條件包括：

鉆井液在管柱最末端的溫度等同于鉆井液在環(huán)空部分最底部的溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例包括：獲取鉆井作業(yè)參數(shù)；根據(jù)所述鉆井作業(yè)參數(shù)和溫度計(jì)算模型以有限差分法計(jì)算不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；根據(jù)該不同鉆井位置處的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)分布示意圖。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的方案，能夠在pwd無(wú)法使用的情況下，基于當(dāng)前的鉆井作業(yè)參數(shù)以及預(yù)設(shè)的溫度計(jì)算模型以迭代的方式快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)井筒溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，保障了施工的安全、節(jié)省了鉆井成本并提高了鉆井施工效率。

需要說(shuō)明的是，以上所述的實(shí)施例僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解而已，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明所做出的任何顯而易見的替換和改進(jìn)等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。