[發明專利]一種測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911181570.4
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110924928B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 鄭雙進;張世輝;劉洋;宋廣朋;嚴林坤;潘祎;劉裕
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 江慧

本發明公開了一種測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置及方法，所述裝置包括實驗底座、流體池、循環泵、模擬井眼、模擬管道、模擬鉆桿、流量計、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，模擬井眼包括第一規則井眼段、第二規則井眼段和可更換不規則井眼段，第二規則井眼段的另一端與流體池連通，流量計設置在模擬鉆桿上，第一壓力傳感器設置在可更換不規則井眼段的上端處，第二壓力傳感器設置在可更換不規則井眼段的下端處，模擬鉆桿的一端與第一規則井眼段連通，模擬鉆桿的另一端連接模擬管道的一端，模擬管道的另一端與流體池連通。本發明有助于不規則井眼段環空流動壓降的快速計算與確定，從而為準確計算環空壓力剖面提供支持。

技術領域

本發明涉及石油工程鉆井技術領域，特別涉及一種測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置及方法。

背景技術

鉆井過程中，受地層破碎和非均質性的影響，井徑擴大現象十分普遍，井壁表面也不規則，有時擴徑不均勻還會形成“大肚子”或“糖葫蘆”這種不規則井眼。當流體在環空流動時，擴徑及不規則井眼都會對環空流動壓降產生影響，從而影響環空壓力剖面，對于窄密度窗口地層如果計算不準還容易引發井涌、井漏等事故。因此，快速準確計算環空流體流動壓降十分重要，目前石油天然氣行業內的相關標準在計算環空流動壓降時均假設井壁為規則的平滑井眼，與實際工況存在一定差距，導致計算不夠準確。因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置及方法，有助于不規則井眼段環空流動壓降的快速計算與確定，進而為準確計算環空壓力剖面提供支持。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置，包括實驗底座、流體池、循環泵、模擬井眼、模擬管道、模擬鉆桿、流量計、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述模擬井眼包括第一規則井眼段、第二規則井眼段和可更換不規則井眼段，所述可更換不規則井眼段為弧形凹面井眼段，所述第一規則井眼段的一端和所述流體池均固定在所述實驗底座上，所述可更換不規則井眼段的下端與所述第一規則井眼段的另一端可拆卸連接，所述可更換不規則井眼段的上端與所述第二規則井眼段的一端可拆卸連接，所述第二規則井眼段的另一端與所述流體池連通，所述流量計設置在所述模擬鉆桿上，所述第一壓力傳感器設置在所述可更換不規則井眼段的上端處，所述第二壓力傳感器設置在所述可更換不規則井眼段的下端處，所述模擬鉆桿的一端與所述第一規則井眼段連通，所述模擬鉆桿的另一端連接所述模擬管道的一端，所述模擬管道的另一端與所述流體池連通，所述循環泵設置在所述模擬管道上。

一種測試不規則井眼段環空流動壓降的方法，包括如下步驟：

步驟一：搭建如權利要求1-3任意一項所述的測試不規則井眼段環空流動壓降的試驗裝置，并獲取模擬鉆桿外徑、模擬井眼尺寸以及可更換不規則井眼段的軸向長度和最大徑向尺寸；

步驟二：根據實際用鉆井液體系配方配制測試鉆井液，并獲取測試鉆井液的密度、塑性粘度和動切力；

步驟三：將配制的測試鉆井液注入流體池內并啟動循環泵后，獲取第一壓力傳感器和第二壓力傳感器在不同循環排量下測試的可更換不規則井眼段的上端壓力和下端壓力，并計算可更換不規則井眼段的環空流動壓降；

步驟四：更換軸向長度和最大徑向尺寸不同的可更換不規則井眼段，并重復步驟三；

步驟五：重復步驟四，獲取多個不同可更換不規則井眼段在不同循環排量下用所述測試鉆井液測試時的環空流動壓降；

步驟六：對獲取的數據采用nlinfit函數進行非線性最小二乘數據擬合得到不規則井眼段環空流動壓降與模擬鉆桿外徑、模擬井眼尺寸、鉆井液密度、塑性粘度、動切力、軸向長度、最大徑向尺寸、循環排量的關系式；

步驟七：將實際井眼的不規則井眼段的鉆井數據代入所述關系式中得到實際井眼的不規則井眼段的環空流動壓降。