[發(fā)明專利]一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011052842.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111997603A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)夫磊;韓烈祥;白璟;張繼川;賈利春;李雷;黃焰;明顯森;李枝林;李偉成;黃崇君;彭陶鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B47/00;E21B47/06;E21B21/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

1.一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：設(shè)置模擬井筒，并在模擬井筒內(nèi)設(shè)置模擬鉆柱，在模擬井筒上設(shè)置至少兩個(gè)壓力計(jì)；

步驟二：向模擬井筒內(nèi)注入鉆井液，控制模擬鉆柱旋轉(zhuǎn)，再向模擬井筒內(nèi)注入巖屑，待注入鉆井液的排量和模擬鉆柱的轉(zhuǎn)速均穩(wěn)定后，分別獲取注入鉆井液的排量和各壓力計(jì)檢測(cè)得到的壓力值，并根據(jù)獲取的壓力值得出相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間的壓力差；

步驟三：根據(jù)步驟二的結(jié)果，結(jié)合相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間的距離、模擬井筒的內(nèi)徑和模擬鉆柱的外徑計(jì)算得出相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間鉆井液的平均流速；

步驟四：根據(jù)步驟三的結(jié)果和注入鉆井液的排量計(jì)算得出相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間環(huán)空的平均截面積；

步驟五：根據(jù)步驟四的結(jié)果，結(jié)合模擬井筒的內(nèi)徑和模擬鉆柱的外徑計(jì)算得出相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床占模擬井筒的平均比例；

步驟六：根據(jù)步驟五的結(jié)果計(jì)算得出相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床的平均厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述步驟二中，設(shè)相鄰兩個(gè)壓力計(jì)檢測(cè)得到的壓力值分別為P1和P2，相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間的壓力差為ΔP,則：

ΔP＝|P2-P1|。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述步驟三的計(jì)算方法為：設(shè)相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間的距離的ΔL，相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間鉆井液的平均流速為υ，模擬井筒的內(nèi)徑為Dj，模擬鉆柱的外徑為D，則：

其中，g表示重力加速度，λ＝0.015～0.024，λ的取值與雷諾數(shù)Re相關(guān)聯(lián)，當(dāng)Re較小時(shí)，λ取0.015，當(dāng)Re較大時(shí)，λ取0.024，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在環(huán)空鉆井液流動(dòng)速度較低，主要為層流，所以Re值一般較小，λ通常取0.015。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述步驟四的計(jì)算方法為：設(shè)注入鉆井液的排量為Q，相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間環(huán)空的平均截面積為A，則：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述步驟五的計(jì)算方法為：設(shè)相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床占模擬井筒的平均比例為ψ，則：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述步驟六的計(jì)算方法為：設(shè)相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床的平均厚度為h，則：

h＝ψDj。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述壓力計(jì)的數(shù)量為3-7個(gè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述模擬鉆柱由鉆柱旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電機(jī)配合驅(qū)動(dòng)；鉆井液由渣漿泵從鉆井液罐中抽取后經(jīng)模擬井筒的進(jìn)料端注入，巖屑由巖屑注入機(jī)構(gòu)經(jīng)模擬井筒的進(jìn)料端注入；注入鉆井液的排量為渣漿泵的排量，通過(guò)設(shè)置在渣漿泵與模擬井筒之間的流量計(jì)檢測(cè)得到；流量計(jì)檢測(cè)得到的排量和壓力計(jì)檢測(cè)得到的壓力值均發(fā)送給服務(wù)器，由服務(wù)根據(jù)計(jì)算相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間鉆井液的平均流速、相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間環(huán)空的平均截面積、相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床占模擬井筒的平均比例和相鄰兩個(gè)壓力計(jì)之間巖屑床的平均厚度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述模擬井筒的出料端設(shè)置有與鉆井液罐相連的回收組件，所述回收組件用于回收鉆井液及巖屑。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于壓力差判別巖屑床平均厚度的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述回收組件包括過(guò)濾網(wǎng)、帶第一閥門的鉆井液回流管和帶第二閥門的巖屑回收管，過(guò)濾網(wǎng)固定在鉆井液罐上部，鉆井液回流管的一端和巖屑回收管的一端均連接在模擬井筒的出料端，鉆井液回流管的另一端和巖屑回收管的另一端均設(shè)置在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)。