[發明專利]一種卡森模式鉆井液流變參數的控制方法

有效

• 申請號: 201110280632.4
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102434119A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 閆吉曾;鄭鋒輝;狄偉;鄧紅琳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司華北分公司工程技術研究院
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

1.一種卡森模式鉆井液流變參數的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)根據井眼尺寸、井徑擴大率、環空間隙、固相顆粒和泥漿泵排量大小，確定鉆井液卡森屈服值τ_c和卡森粘度η_∞的合理取值范圍；

(2)從振動篩前泥漿槽采集鉆井液樣本，測量并記錄N種不同轉速Φ下的讀數θ，其中N≥3；

(3)將得到的不同轉速Φ和對應的讀數θ轉換為相應的剪切速率γ和剪切應力τ；

(4)根據得到的剪切速率γ和剪切應力τ，估計卡森屈服值τ_c和卡森粘度值η_∞，得到卡森屈服估計值和卡森粘度估計值

(5)將卡森屈服估計值和卡森粘度估計值與步驟(1)確定的取值范圍進行比對，判定流變參數是否在合理取值范圍內，若是未在確定的取值范圍內，則對鉆井液進行調整，并重復步驟(2)至(5)，直至鉆井液流變參數在確定的取值范圍內；若是在確定的取值范圍內，則對鉆井液進行正常維護。

2.根據權利要求1所述的一種卡森模式鉆井液流變參數的控制方法，其特征在于：所述步驟(2)中用旋轉粘度計測量鉆井液樣本在N種不同轉速Φ下的讀數θ。

3.根據權利要求2所述的一種卡森模式鉆井液流變參數的控制方法，其特征在于：所述步驟(3)中是依據旋轉粘度計儀器常數，將不同轉速Φ和對應的讀數θ轉換為相應的剪切速率γ和剪切應力τ。

4.根據權利要求3所述的一種卡森模式鉆井液流變參數的控制方法，其特征在于，所述步驟(4)中卡森屈服值τ_c和卡森粘度值η_∞的估計步驟如下：

步驟41：對卡森模式流變方程進行參數代換，令基于最小二乘法原理，建立關于變量a的目標函數P(a)，P(a)=Σi=1N(τi-a2-b2(a)γi-2ab(a)γi)2,]]>并用a來表示b值：

b=b(a)=-B(a)+B2(a)-4A(a)C(a)2A(a),]]>

其中：τ_c為卡森屈服值；η_∞為卡森粘度；N為樣本容量，N≥3；簡記為S_m＝S(m)；簡記為T_m＝T(m)，m用于冪指數的簡化表示可取值為0，0.5，1，1.5或2；

B(a)＝3a²S_0.5S₂-3a²S₁S_1.5-T_0.5S₂+T₁S_1.5；

C(a)＝Na³S₂-a³S_0.5S_1.5-aT₀S₂+aT_0.5S_1.5；

步驟42：確定目標函數P(a)的搜索區間[a₁，a₂]；

a1=min(τiγj-τjγiγj-γi),]]>a2=max(τiγj-τjγiγj-γi);]]>其中：i和j，下標，且j＞i；

步驟43：根據目標函數P(a)的搜索區間[a₁，a₂]，采用一維搜索法求解a值，使目標函數P(a)取最小值；

步驟44：依據求得的P(a)最小值，估計卡森屈服值τ_c和卡森粘度η_∞，卡森屈服值估計值記為卡森粘度估計值記為計算公式分別為：

τ^c=a2,]]>η^∞=b2.]]>