一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法技术

本发明专利技术公开了一种针对不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，包括获取井径系列数据和钻井数据；计算不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度及其比值；监测得到不规则井眼段的管内外流动压降之和；预设一环空水力当量直径，并计算与其对应的管内外流动压降之和；比较计算和监测的流动压降，当其差值不小于预设最小差值时，给预设的环空水力当量直径加上或减去一预设小值，并采用迭代计算法使其差值小于预设最小差值，并将差值小于预设最小差值时的环空水力当量直径作为所求的环空综合水力当量直径。本发明专利技术能够快速方便地确定不规则井眼段的环空综合水力当量直径，提高环空流动压降计算的性和便捷性，进而能够准确方便地计算环空压力。

A calculation method of comprehensive hydraulic equivalent diameter of annulus in irregular wellbore section

【技术实现步骤摘要】
一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法
本专利技术涉及是有钻采工程固井
，特别涉及一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法。
技术介绍
由于受地层非均质性的影响，不同深度的地层往往存在不同程度的扩径现象，极容易形成不规则或“糖葫芦”这种不规则井眼。这种不规则井眼不便于确定环空水力当量直径，直接影响了环空流动压降计算。目前在计算环空流动压降时均假设环空为规则的光滑直井眼，与实际工况不符，造成环空压力计算不够准确。因而现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，能够方便的确定不规则井眼段的环空综合水力当量直径，提高环空流动压降计算的准确性和便捷性。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，包括如下步骤：获取从井径曲线图中选取的不规则井眼段内所有测点的井径系列数据以及钻井数据；根据选取的不规则井眼段的井径系列数据绘制不规则井径曲线图，并计算出所述不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度以及轴向长度与井壁曲线段长度的比值；从下套管施工记录中获取套管鞋分别处于不规则井眼段的顶深处和底深处时以钻井液循环排量Q进行施工时的井口压力P1和P2，并计算出监测的不规则井眼段的管内外流动压降之和ΔP1；预设一环空水力当量直径，并通过钻井液流动压降计算公式计算出预设的环空水力当量直径对应的以钻井液排量Q循环时管内外流动压降之和ΔP2；比较监测的管内外流动压降之和ΔP1和预设的环空水力当量直径对应的管内外流动压降之和ΔP2；当ΔP1和ΔP2的差值不小于预设最小差值时，给预设的环空水力当量直径加上或减去一预设小值，形成新的环空水力当量直径后计算出新的管内外流动压降之和，并反复迭代计算直至ΔP1和ΔP2的差值小于预设值时将最终的环空水力当量直径作为所求的环空综合水力当量直径。相较于现有技术，本专利技术提供的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，包括获取井径系列数据和钻井数据；计算不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度及其比值；计算监测的不规则井眼段的管内外流动压降之和；预设一环空水力当量直径，并计算与其对应的管内外流动压降之和；比较计算和监测的流动压降，当其差值不小于预设最小差值时，给预设的环空水力当量直径加上或减去一预设小值，并采用迭代计算法使其差值小于预设最小差值，并将差值小于预设最小差值时的环空水力当量直径作为所求的环空综合水力当量直径。本专利技术能够方便快速地确定不规则井眼段的环空综合水力当量直径，提高环空流动压降计算的准确性与便捷性，进而能够准确方便地计算出环空压力。附图说明图1为本专利技术提供的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法的一较佳实施例的流程图；图2为本专利技术提供的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法中所述步骤S400的一较佳实施例的流程图。具体实施方式鉴于现有技术中无法准确地确定环空水力当量直径，影响环空流动压降计算等缺点，本专利技术提供一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，可方便快速地确定不规则井眼段的环空综合水力当量直径，提高环空流动压降计算的准确性与便捷性。为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，其为本专利技术提供的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法的一较佳实施例的流程图，包括如下步骤：S100、获取从井径曲线图中选取的不规则井眼段内所有测点的井径系列数据以及钻井数据。本实施例中，所述不规则井眼段可以为“大肚子”井眼段、“糖葫芦”井眼段等，为了方便描述，以下均以“大肚子”井眼段来进行说明，但应当理解的是，本专利技术所述的不规则井眼段并不限于“大肚子”井眼段，所述井径系列数据至少包括测点深度Hj和测点井径Dj，其中j为1到m的自然数，m为不规则井眼段的测井点数；所述钻井数据至少包括套管外径Do，套管内径Di，钻井液密度ρ，钻井液循环排量Q，钻井液流性指数n以及钻井液稠度系数k。S200、根据选取的不规则井眼段的井径系列数据绘制不规则井径曲线图，并计算出所述不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度以及轴向长度与井壁曲线段长度的比值。本实施例中，所述轴向长度的计算公式为：L1＝Hm-H1，其中，Hm为第m测点的深度，H1为第1测点的深度，L1为轴向长度；所述井壁曲线段长度的计算公式为：其中，Dj+1为第j+1测点的井径，Dj为第j测点的井径，Hj+1为第j+1测点的深度，Hj为第j测点的深度，L2为井壁曲线段长度；所述轴向长度与井壁曲线段长度的比值计算公式为：η＝L1/L2，其中η为轴向长度与井壁曲线段长度的比值。S300、从下套管施工记录中获取套管鞋分别置于不规则井眼段的顶深处和底深处时以钻井液排量Q循环时的井口压力P1和P2，并计算出监测的不规则井眼段的管内外流动压降之和ΔP1。本实施例中，以“大肚子”井眼段为例，在下套管过程中，将套管鞋置于“大肚子”井眼段顶深处，以钻井施工记录中的钻井液排量Q循环，记录井口压力P1；然后将套管鞋置于“大肚子”井眼段底深处，以钻井施工记录中的钻井液排量Q进行循环，记录井口压力P2；则监测出的“大肚子”井眼段的管内外流动压降之和为ΔP1＝P2-P1。S400、预设一环空水力当量直径，并通过钻井液流动摩阻压降计算公式计算出预设的环空水力当量直径对应的管内外流动压降之和ΔP2。本实施例中，根据环空流动压降计算公式可知，环空水力当量直径不同，对应的环空流体摩阻系数也不相同，故对应的环空流动压降也不相同。所以本专利技术首先假设一个环空水力当量直径Dh计算管内外流动压降之和，所述步骤S400的具体流程图请参阅图2。请参阅图2，其为所述步骤S400的流程图，包括如下步骤：S401、预设一环空水力当量直径，并计算出预设的环空水力当量直径对应的钻井液环空流速和钻井液雷诺数；S402、根据计算出的钻井液雷诺数计算出钻井液流动摩阻系数；S403、根据钻井液流动摩阻系数以及钻井数据计算出预设的环空水力当量直径对应的以钻井液排量Q循环时管内外流动压降之和ΔP2。具体来说，在S401中，需先计算钻井液管内流速Vi和环空流速Vo分别对应的钻井液管流雷诺数RePLi和钻井液环空流雷诺数RePLo，具体的，如下表所示：进一步来说，所述步骤S402中，在进行钻井液流动摩阻系数计算时，需要先判定钻井液的流态，然后根据对应的公式计算，所述钻井液流态判断的方法如下表所示：流态管流环空流层流RePLi≤RePL1RePLo≤RePL1过渡流RePL1＜RePLi＜RePL2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取从井径曲线图中选取的不规则井眼段内所有测点的井径系列数据以及钻井数据；/n根据选取的不规则井眼段的井径系列数据绘制不规则井径曲线图，并计算出所述不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度以及轴向长度与井壁曲线段长度的比值；/n从下套管施工记录中获取套管鞋分别处于不规则井眼段的顶深处和底深处时以钻井液排量Q循环时的井口压力P

【技术特征摘要】
1.一种不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取从井径曲线图中选取的不规则井眼段内所有测点的井径系列数据以及钻井数据；
根据选取的不规则井眼段的井径系列数据绘制不规则井径曲线图，并计算出所述不规则井眼段的轴向长度、井壁曲线段长度以及轴向长度与井壁曲线段长度的比值；
从下套管施工记录中获取套管鞋分别处于不规则井眼段的顶深处和底深处时以钻井液排量Q循环时的井口压力P1和P2，并计算出监测的不规则井眼段管内外流动压降之和ΔP1；
预设一环空水力当量直径，并通过钻井液流动压降计算公式计算出预设环空水力当量直径对应以钻井液排量Q循环时的管内外流动压降之和ΔP2；
比较监测的管内外流动压降之和ΔP1和预设环空水力当量直径对应的管内外流动压降之和ΔP2；
当ΔP1和ΔP2的差值不小于预设最小值时，给预设的环空水力当量直径加上或减去一预设小值，并形成新的环空水力当量直径后计算出新的管内外流动压降之和，并反复迭代计算直至ΔP1和ΔP2的差值小于预设值时将最终的环空水力当量直径作为所求的环空综合水力当量直径。


2.根据权利要求1所述的不规则井眼段环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，所述井径系列数据至少包括测点深度Hj和测点井径Dj，其中j为1到m的自然数，m为不规则井眼段的测井点数；所述钻井数据至少包括套管外径Do，套管内径Di，钻井液密度ρ，钻井液循环排量Q，钻井液流性指数n以及钻井液稠度系数k。


3.根据权利要求2所述的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，所述轴向长度的计算公式为：
L1＝Hm-H1，
其中，Hm为第m测点的深度，H1为第1测点的深度，L1为轴向长度。


4.根据权利要求3所述的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，所述井壁曲线段长度的计算公式为：



其中，Dj+1为第j+1测点的井径，Dj为第j测点的井径，Hj+1为第j+1测点的深度，Hj为第j测点的深度，L2为井壁曲线段长度。


5.根据权利要求4所述的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，所述轴向长度与井壁曲线段长度的比值计算公式为：
η＝L1/L2，其中η为轴向长度与井壁曲线段长度的比值。


6.根据权利要求5所述的不规则井眼段的环空综合水力当量直径计算方法，其特征在于，监...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑双进，潘祎，刘裕，严林坤，宋广朋，刘洋，张世辉，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42