Aspekte des Wärmeübergangs im Bohrloch während des Zweiphasenflusses

Zusammenfassung Die Temperatur des Bohrlochfluids wird durch die Rate des Wärmeverlusts vom Bohrloch an die umgebende Formation bestimmt, die wiederum von der Tiefe und der Produktions-/Injektionszeit abhängt. Wir präsentieren einen Ansatz zur Schätzung der Bohrlochfluidtemperatur während des stationären Zweiphasenflusses. Die Methode beinhaltet eine neue Lösung der Gleichung zur thermischen Diffusivität und den Einfluss sowohl des leitenden als auch des konvektiven Wärme transports für das Bohrloch/Formation-System. Für den Mehrphasenfluss im Bohrloch wurde das Hasan-Kabir-Modell angepasst, obwohl auch andere mechanistische Modelle verwendet werden können. Ein Feldbeispiel wird verwendet, um das Verfahren zur Berechnung der Fluidtemperatur zu veranschaulichen und zeigt die Bedeutung der Berücksichtigung der Konvektion im Rohr-/Hüllrohrenannulus. Eine Sensitivitätsstudie zeigt, dass erhebliche Unterschiede zwischen der vorhergesagten Bohrkopf-temperatur und der Oberflächentemperatur der Formation bestehen und dass der Temperaturgradient des Fluids nichtlinear ist. Diese Studie zeigt weiter, dass steigendes freies Gas die Bohrkopf-temperatur aufgrund des Joule-Thomson-Effekts senkt. In solchen Fällen sollte der zuvor entwickelte Ausdruck für die Fluidtemperatur bei Einphasenfluss nicht angewendet werden, wenn Mehrphasenfluss auftritt. Ein geeigneter Ausdruck wird in dieser Arbeit für Bohrlöcher vorgestellt, die Mehrphasenfluide produzieren.