[發明專利]一種基于測量流體速度判別巖屑床厚度的模擬實驗方法

在審

• 申請號: 202011049623.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN111997602A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 萬夫磊;陸燈云;白璟;張繼川;賈利春;李雷;黃焰;明顯森;鄧虎;陳俊斌;黃崇君;周楊
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;E21B21/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發明公開了一種基于測量流體速度判別巖屑床厚度的模擬實驗方法，包括：一：設置模擬井筒、模擬鉆柱和流速計；二：向模擬井筒內注入鉆井液，控制模擬鉆柱旋轉，再注入機構向模擬井筒內注入巖屑，然后分別獲取鉆井液注入機構的排量和鉆井液的流速；三：根據排量和流速計算模擬井筒內流速計所對應環空的截面積；四：根據模擬井筒的內徑、模擬鉆柱的外徑和步驟三得出的截面積計算模擬井筒內流速計所對應區域處巖屑床占模擬井筒的比例；五：根據模擬井筒的內徑和步驟四得出的巖屑床占模擬井筒的比例計算得出模擬井筒內流速計所對應區域處巖屑床的厚度。本發明能低成本判別水基/油基鉆井液狀態下的巖屑床厚度，有效地為水平井巖屑床研究提供指導。

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，尤其涉及一種基于測量流體速度判別巖屑床厚度的模擬實驗方法。

背景技術

石油天然氣的大斜度井、水平井鉆井過程中，常有巖屑運移不暢，形成巖屑床的現象發生，導致摩阻增大、蹩鉆等復雜問題，嚴重時甚至影響鉆井安全。隨著水平段的不斷延伸，長水平段水平井的巖屑床問題變得更加突出，如何有效判別水平段巖屑床的狀態，是目前研究的重點和熱點。

目前，通過地面模擬實驗裝置等比例模擬井下水平段巖屑床運移規律是一種有效研究巖屑床的方法，其在利用水基鉆井液作為循環介質時，可通過肉眼或者高清攝像機來判別巖屑床的厚度等狀態參數。但在實鉆中，絕大部分都是采用油基鉆井液，由于油基鉆井液狀態下巖屑床的可視狀況極差，因此利用肉眼或高清攝像機無法有效判別油基鉆井液里的巖屑床狀態。雖然采用光譜等儀器能夠有效差別油基鉆井液里的巖屑床狀態，但這類設備價格昂貴，將導致試驗裝置的成本大幅增加。因此，就需要建立一種能夠低成本的有效判別水基/油基鉆井液狀態下的巖屑床厚度參數，為水平井巖屑床研究提供指導。

另外，公開號為CN109209337A的文獻公開了一種考慮巖屑床的水平井鉆井潤滑性實驗裝置及實驗方法，該方法在評價鉆井液潤滑性能的過程中，公開了采用超聲波探頭檢測巖屑床厚度的手段，雖然采用超聲波探頭也能檢測巖屑床厚度，但在實際應用中，采用超聲波探頭檢測巖屑床厚度仍然存在如下技術問題：

1、因鉆井液添加有各種化學物質，超聲波探頭工作環境惡劣，易受鉆井液的影響，導致信號異常無法工作而失效；

2、受鉆井液流動的影響，超聲波探頭測量精度和靈敏度會降低，導致測量不準確。

3、超聲波探頭價格較高，相應地導致測量成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述技術問題，提供了一種基于測量流體速度判別巖屑床厚度的模擬實驗方法，本發明能夠低成本準確地判別水基/油基鉆井液狀態下的巖屑床厚度，從而有效地為水平井巖屑床研究提供指導。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于測量流體速度判別巖屑床厚度的模擬實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：設置模擬井筒，并在模擬井筒內設置由驅動機構控制的模擬鉆柱，在模擬井筒上設置流速計；

步驟二：先通過鉆井液注入機構向模擬井筒內注入鉆井液，并由驅動機構控制模擬鉆柱旋轉，再通過巖屑注入機構向模擬井筒內注入巖屑，待鉆井液注入機構的排量和模擬鉆柱的轉速均穩定后，分別通過流量計和流速計獲取鉆井液注入機構的排量和模擬井筒內鉆井液的流速；

步驟三：由服務器根據鉆井液注入機構的排量和鉆井液的流速計算模擬井筒內流速計所對應環空的截面積；

步驟四：根據模擬井筒的內徑、模擬鉆柱的外徑和步驟三得出的截面積計算模擬井筒內流速計所對應區域處巖屑床占模擬井筒的比例；

步驟五：根據模擬井筒的內徑和步驟四得出的巖屑床占模擬井筒的比例計算得出模擬井筒內流速計所對應區域處巖屑床的厚度。