用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法，包括以下步骤：1)获取滤饼；2)测得钻杆空载时的推力f1；3)将钻杆与滤饼表面接触，并加载压力，记录压力N；4)驱动钻杆使钻杆在滤饼表面做滑动摩擦钻进，记录滑动摩擦力f2；5)根据动摩擦系数计算公式μ＝(f2-f1)/N计算动摩擦系数μ，μ表征润滑液的润滑性能的优劣。该方法能更好地用于评价润滑液的润滑性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田勘探与开发
，具体涉及一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法。
技术介绍
钻井液的润滑性能是钻井液的综合性能中最为重要性能之一。具有良好的润滑性的钻井液可以有效提高钻速，并可以避免卡钻等井下事故的发生。对于水平井和大位移井钻井而言，钻井液的润滑性尤为重要。由于水平井和大位移井以滑动钻进为主，在进行水平井和大位移井的钻井液设计时，需选用润滑性良好的钻井液体系，以提高钻速和保证钻井安全。在水平井和大位移井中，钻杆始终与井壁处于紧密接触状态，因此，钻杆与裸眼井段的井壁滤饼之间的滑动摩擦系数是评价钻井液润滑性能的最重要指标参数。然而，现有的评价钻井液润滑性的方法无法实现钻杆与岩芯表面滤饼之间的动摩擦系数的准确测定，通常是借助其他方法测定钻具旋转运动时的钻井液润滑系数。例如，通过EP极压润滑仪和DLA型钻井液润滑性分析仪。两者均是通过模拟钻杆在套管中旋转钻进过程来是实现对钻井液自身润滑系数的测定，因此只适用于评价直井钻井液的润滑性能，而两种仪器所涉及的评价方法和测试结果对于钻杆与井壁紧密接触且采取滑动钻进为主要钻进方式的水平井和大位移井均不适用。现有技术中也有用于测定钻杆与钻井液表面滤饼之间的滑动摩擦系数的模拟方法。如滤饼粘附系数测定仪，该仪器所涉及的评价方法是利用扭力扳手带动粘附盘在滤饼表面转动来测定滤饼的粘附系数。但是该方法所涉及的粘附盘在滤饼表面上的转动运动方式与现场施工中钻杆在井筒内的滑动钻进的运动相去甚远，所测定的粘附系数不能等同于钻杆在滤饼表面运动时的滑动摩擦系数。因此，该评价方法测定结果并不能用于水平井和大位移井钻井液润滑性能的评价。另一种是滑块式摩擦系数测定仪，所涉及的评价方法是通过金属块在固定滤饼的斜面上的滑动来模拟钻杆在水平井段或大位移井段的滑动钻进过程，经换算得到金属块在滤饼上滑动的滑动摩擦系数，并以此滑动摩擦系数的大小作为钻井液润滑性能优劣的评价标准。但该评价方法中所涉及的金属滑块的质量较小，使得金属滑块施加在滤饼表面的压力只能在一个很小的范围内调节。而在实际的水平井或大位移井的钻井施工中，钻杆与形成滤饼的井壁之间的作用力会在一个较大的范围内改变，这必然会影响实验结果的准确性。另外，金属滑块在固定滤饼的斜面上的滑动与实际钻井施工中钻杆贴近井壁的滑动钻进过程不尽相同，模拟过程的失真必然会影响到评价方法的可靠性和评价结果的准确性。此外，金属滑块刚开始滑动时需要记录斜面角度，而金属滑块滑动的时刻是人工观察把握的，人为因素和测试环境的不同也会造成的较大的误差。因此，该仪器所涉及的钻井液润滑性能评价方法不能完全真实反映用于水平井和大位移井的钻井液的润滑性能。因此，需要一种能更好地用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是，提供一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法，其能更好地用于评价润滑液的润滑性能。针对该问题的技术解决方案是，提供一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法，其包括以下步骤：1)获取滤饼；2)测得钻杆空载时的推力f1；3)将钻杆与滤饼表面接触，并加载压力，记录压力N；4)驱动钻杆使钻杆在滤饼表面做滑动摩擦钻进，记录滑动摩擦力f2；5)根据动摩擦系数计算公式μ＝(f2-f1)/N计算动摩擦系数μ，μ表征润滑液的润滑性能的优劣。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点。通过模拟钻杆在润滑液滤失形成的滤饼上的钻进运动，以及测量并计算得到滑动摩擦钻进时钻杆与滤饼之间的动摩擦系数，可以直接通过动摩擦系数来评价润滑液的润滑性能的优劣。由于该方法不仅能减少人为因素对测试结果的影响，而且模拟出的钻杆与滤饼之间的摩擦钻进更接近实际钻井过程，因此，能更好地用于评价润滑液的润滑性能。在一个实施例中，当作用的压力N相同时，动摩擦系数μ大，表示对应的润滑液的润滑性能差；动摩擦系数小，表示对应的润滑液的润滑性能好。由于动摩擦系数大，对于钻杆的阻力作用更大，更不利于钻杆的摩擦钻进，相应地该润滑液的润滑性能较差。相反地，动摩擦系数小，对钻杆的阻力作用小，润滑液的润滑性能较好。在一个优选的实施例中，若需要对不同的钻井液的润滑性能进行评价时，通过滤失仪分别对不同的钻井液进行滤失操作，获取相应的滤饼。实际钻井工况中是动态的钻井液在井壁上进行滤失形成滤饼，因此与通过滤失仪的滤失操作形成的滤饼与实际工况更接近。也就可以使本专利技术的实施例中的测试结果更能代表实际工况。在一个实施例中，在步骤2)中测试钻杆空载时的推力f1时，先连接步进电机与钻杆，并在步进电机与钻杆之间设置推力传感器，固定好滤饼后，钻杆与滤饼不接触，启动步进电机，使钻杆以一定速度匀速运动，记录与推力传感器连接的推力显示表的数值即为f1。通过推力传感器和推力显示表能方便地得到作用到钻杆上的推力的大小。在一个优选的实施例中，在步骤3)中，包括一个面板，该面板设有凹槽，在该凹槽内设有压力传感器，滤饼位于压力传感器上并被凹槽固定。通过压力传感器能方便地得到钻杆作用到滤饼上的压力。在一个实施例中，将钻杆压在滤饼上，并对钻杆施加一定的压力使与压力传感器连接的压力显示表的数值达到预定值，该预定值即为压力N，启动与钻杆连接的步进电机，使钻杆以与空载时相同的速度沿滤饼表面匀速钻进，通过连接在钻杆与步进电机之间的推力传感器记录滑动摩擦力f2。能更准确地测量得到在相同钻进速度下的滑动摩擦力f2，方便动摩擦系数的计算。在一个实施例中，对每一种钻井液的润滑性能进行测试时包括以下步骤：1)将待测钻井液加入到滤失仪中进行滤失操作，得到成形的滤饼；2)将形成的滤饼固定，并将连有推力传感器和步进电机的钻杆贴近滤饼表面但不接触滤饼，启动步进电机，使钻杆以一定速度做往复运动，记录此时推力传感器的读数f1；3)调整步进电机的上下位置，需要的话施加一定的压力到钻杆，使得钻杆作用在滤饼表面的压力达到预定压力，其压力值可通过设在滤饼下面的压力传感器获取，记为N；4)启动步进电机，推动钻杆在滤饼表面以与步骤2)中相同的速度做匀速抽拉运动，记录推力传感器上的读数f2；5)根据记录的钻杆施加在滤饼表面的压力N和钻杆在滤饼表面滑动的滑动摩擦力(f2-f1)，根据公式μ＝(f2-f1)/N计算钻杆在滤饼表面滑动的动摩擦系数μ。该测量步骤有利于实际操作，测试结果更接近于实际。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法，包括以下步骤：1)获取滤饼；2)测得钻杆空载时的推力f1；3)将钻杆与滤饼表面接触，并加载压力，记录压力N；4)驱动钻杆使钻杆在滤饼表面做滑动摩擦钻进，记录滑动摩擦力f2；5)根据动摩擦系数计算公式μ＝(f2‑f1)/N计算动摩擦系数μ，μ表征润滑液的润滑性能的优劣。

【技术特征摘要】
1.一种用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法，包括以下
步骤：
1)获取滤饼；
2)测得钻杆空载时的推力f1；
3)将钻杆与滤饼表面接触，并加载压力，记录压力N；
4)驱动钻杆使钻杆在滤饼表面做滑动摩擦钻进，记录滑动摩擦力f2；
5)根据动摩擦系数计算公式μ＝(f2-f1)/N计算动摩擦系数μ，μ表征润滑液
的润滑性能的优劣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当作用的压力N相同时，动
摩擦系数μ大，表示对应的润滑液的润滑性能差；动摩擦系数μ小，表示对应的
润滑液的润滑性能好。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，若需要对不同的钻井液
的润滑性能进行评价时，通过滤失仪分别对不同的钻井液进行滤失操作，获取相
应的滤饼。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤2)中测试
钻杆空载时的推力f1时，先连接步进电机与钻杆，并在步进电机与钻杆之间设置
推力传感器，固定好滤饼后，钻杆与滤饼不接触，启动步进电机，使钻杆以一定
速度匀速运动，记录与推力传感器连接的推力显示表的数值即为f1。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，包
括一个面板，该面板设有凹槽，在该凹槽内设有压力传感器，滤饼位于压力传感
器上并被凹槽固定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将钻杆压在滤饼上，并对钻
杆施加一定的压力使与压力传感器连接的压力显示表的数值达到预定值，该预定
值即为压力N，启动与钻杆连接的步进电机，使钻杆以与空载时相同的速度沿滤
饼表面匀速钻进，通过连接在钻杆与步进电机之间的推力传感器记录滑动摩擦力
f2。
7.根据权利要求1～6中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋兆辉，任立伟，唐文泉，薛玉志，任重，刘罡，褚奇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，湖北创联石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11