深水深层钻井面临压力体系多变、安全密度窗窄、温度环境苛刻等条件，导致井筒压力控制难度大、溢流复杂情况频发。准确表征井筒气液两相流动规律是溢流早期识别和井控压井安全的基础。气侵条件下井筒气液两相流动规律复杂，尤其在油基钻井液中，气体会随着温度压力的变化溶解或析出。目前油基钻井液中气液两相流的研究主要基于气体经验溶解度模型或闪蒸模型，认为气体的溶解与析出是瞬间发生的。但很多对气液间传质速率的研究表明气体与白油或柴油之间的传质速率是较慢的。中国石油大学（北京）李军教授、杨宏伟副教授团队针对这一问题，建立了层流和紊流条件下的瞬态气液相间传质速率模型，并将此模型耦合到瞬态非等温气液两相流模型中，以此研究了油基钻井液条件下井筒气液两相流动规律和相间传质速率。研究成果有助于更加准确精细掌握油基钻井液中的井筒多相流动特征，为溢流早期识别和井控压井安全提供理论指导。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第11期。
（1）基于气液两相流中滑移上升气泡的界面传质理论，建立了层流和紊流条件下的气液相间传质速率方程，研究表明气液相间传质速率受多种因素耦合影响，随着气体浓度和流体流速的增加而增大，紊流条件下的相间传质速率明显高于层流条件下的相间传质速率。
（2）创新建立了油基钻井液条件下考虑相间传质速率的全瞬态非等温气液两相流模型，利用国外学者O’Bryan在全尺寸实验井中进行的气侵实验数据对模型的准确性进行了验证。结果表明，模型的计算结果与实验注气阶段的泥浆池增量和井底压力吻合度较好，而传统考虑稳态相间传质的两相流模型的计算结果与注气阶段的实验结果有一定偏差。
（3）精细揭示了油基钻井液条件下的井筒气液两相流动规律。地层气体与油基钻井液的相间传质速率较慢，即使气侵速率较小，气体也不会立即完全溶解于未饱和的油基钻井液中，而是随着气体和液体向上流动逐渐发生溶解。在相同气侵速率条件下，模型计算的自由气体积分数大于传统模型的计算结果。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202411009
