钻井液流变性的确定方法、装置、可读存储介质和设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种钻井液流变性的确定方法、装置、可读存储介质和设备，所述钻井液流变性的确定方法包括：确定管壁处剪切应力；根据泊肃叶流动，获得管内钻井液的流速和流量；基于所述流速和所述流量，确定广义流性指数；基于所述广义流性指数，确定管壁处的剪切速率；本发明专利技术提供的钻井液流变性确定方法，旨在解决现有管道中钻井液流向相同，管道中间流速高，压差大且不稳定，导致管内流场十分复杂，很难确定钻井液流变性的问题。确定钻井液流变性的问题。确定钻井液流变性的问题。

【技术实现步骤摘要】
钻井液流变性的确定方法、装置、可读存储介质和设备


[0001]本专利技术涉及钻井液流变性研究
，具体来讲，涉及一种钻井液流变性的确定方法、一种钻井液流变性的确定装置、一种实现确定钻井液流变性的计算机设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、钻井液、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。钻井液是指钻井中使用的工作流体，它可以是液体或气体。因此，钻井液应确切地称为钻井流体。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。油基钻井液是一种以油作连续相，水体积含量可高达50％作分散相，乳化剂作稳定剂的油包水乳化钻井液和通过由柴油、氧化沥青、有机酸、碱以及其他化学剂配成的钻井液。与水基钻井液相比，油基钻井液具有抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小等优点。在油气勘探开发中，钻探深井、复杂井段越来越多，如高温深井、超深井、页岩气井、海上钻井、大斜度定向井等，因此大多使用油基钻井液。与水基钻井液相比，油基钻井液抗污染能力强，抑制性强，有利于保持井壁，能最大限度地保护水敏性油气储集层；同时油基钻井液性能稳定，易于维护、抗温能力强、热稳定性好。但油基钻井液也存在许多技术难题，如钻井液沉降稳定性、乳化稳定性、钻屑或钻井液污染和低剪切速率流变性控制等问题。
[0003]近年来，超深井、特殊井和复杂井的数量日趋增多，无论是国内还是国外，石油勘探开发都逐渐向深部地层和海上发展，钻遇地层条件日益复杂，钻井深度不断增加，钻井作业对深井工程中高温和高压问题的解决都依赖于钻井液性能的改善，原有的钻井液难以满足工程需要。因此，研究油基钻井液流变性的确定方法具有较大的理论和实际意义，并且研究适用于油基钻井液的流变性模型可以更好的分析其流变性并投用于实际工程中。
[0004]目前在石油工业中常用的流变模式有宾汉、幂律、卡森、赫谢尔
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巴尔克莱模式等。这些流变模式只能近似地表示钻井液的实际流变特性，无法在全剪切率范围内准确地描述各种钻井流体的流变特性。钻井液的流变性影响到泵压、钻速、岩屑的携带与固井质量等，这就直接影响到钻井的速度、质量与成本，因此准确表征钻井液的流变性至关重要。而准确表征钻井液的流变性，需选择一个恰当的流变模型，然而解决管道中油基钻井液流向相同，管道中间流速高，压差大且不稳定，导致管内流场十分复杂，很难确定油基钻井液流变性的问题。
[0005]然而，现有的这些流变模式因其自身的适应性和优缺点，较难得到精确而实用的计算。例如，于2016年10月12日公开的专利技术名称为一种水基钻井液流变性的评价方法、公开号为CN106018176A的专利文献记载了一种水基钻井液流变性的评价方法，其步骤如下：a、配制页岩气用水基钻井液试验浆备用；b、使用130～77型高温高压流变仪测定钻井液试验浆随温度每增加10℃下的表观粘度；c、绘制表观粘度随温度的变化曲线；d、根据最小二乘
法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的a0、a1、a2，求得拟合方程；e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定线性回归方程的拟合效果。于2012年4月25日公开的专利技术名称为一种符合幂律模式的钻井液流变参数控制方法、公开号为CN102425386A的专利文献记载了一种符合幂律模式的钻井液流变参数控制方法，根据井眼尺寸、井径扩大率、环空间隙、固相颗粒及泥浆泵排量大小确定流变参数合理取值范围，测量钻井液不同转速下的读数并转换为相应的剪切速率和剪切应力，对流变参数进行估计，依据其估计值是否在确定的取值范围内，做现场小型试验，确定钻井液调整处理措施。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能在全剪切率范围内准确地描述各种钻井流体的流变特性的钻井液流变性确定方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种钻井液流变性的确定方法，所述确定方法包括以下步骤：确定管壁处剪切应力；根据泊肃叶流动，获得管内钻井液的流速和流量；基于所述流速和所述流量，确定广义流性指数；基于所述广义流性指数，确定管壁处的剪切速率。
[0008]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，所述广义流性指数的计算式可为：所述剪切速率的计算式可为：其中，N为广义流性指数，无量纲；γ为剪切速率，s
‑1；τ
B
为剪切应力，N/m2；v为流速，m/s；D为管道的内径，m。
[0009]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，所述管壁处剪切应力的计算式可如下：其中，τ
w
为壁面剪切应力，kPa；D为管道的内径，m；ΔP为测量段的压差，kPa；L为测量段的长度，m。
[0010]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，钻井液流速的计算式可如下：v(r)＝ΔP/4μL
·
(R2‑
r2)，其中，v(r)为管道中心处的流速，m/s；ΔP为测量段的压差，kPa；μ为动力粘度，N
·
s/m2；R为管道半径，m；r为管道中心到管壁的距离，m。
[0011]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，钻井液流量的计算式可如下：其中，v为流速，m/s；R为管道半径，m；r为管道中心到管壁的距离，m；Q为流量，m3/s。
[0012]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，所述确定方法还可包括：根据获得的剪切应力和剪切速率，分析钻井液的流变性，获得流变曲线。
[0013]在本专利技术的钻井液流变性的确定方法的一个示例性实施例中，所述确定方法还可包括：根据压差传感器测得压差值。
[0014]本专利技术另一方面提供了一种钻井液流变性的确定装置，所述确定装置包括剪切应力确定模块、流速确定模块、流量确定模块、流性指数确定模块和剪切速率确定模块，其中，
所述剪切应力确定模块，用于根据压差值计算管壁处剪切应力；所述流速确定模块，用于根据泊肃叶流动，计算管内钻井液的流速；所述流量确定模块与所述流速确定模块连接，用于根据流速计算钻井液的流量；所述流性指数确定模块分别与所述流速确定模块和所述流量确定模块连接，用于基于所述流速和所述流量，确定广义流性指数；所述剪切速率确定模块与所述流性指数确定模块连接，用于基于所述广义流性指数，确定管壁处的剪切速率。
[0015]在本专利技术的钻井液流变性的确定装置的一个示例性实施例中，所述确定装置还可包括流变性确定模块，所述流变性确定模块分别与所述剪切应力确定模块和所述剪切速率确定模块连接，用于根据获得的剪切应力和剪切速率，分析钻井液的流变性，获得流变曲线。
[0016]本专利技术再一方面提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的钻井液流变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液流变性的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：确定管壁处剪切应力；根据泊肃叶流动，获得管内钻井液的流速和流量；基于所述流速和所述流量，确定广义流性指数；以及，基于所述广义流性指数，确定管壁处的剪切速率。2.根据权利要求1所述的钻井液流变性的确定方法，其特征在于，所述广义流性指数的计算式为：所述剪切速率的计算式为：其中，N为广义流性指数，无量纲；γ为剪切速率，s
‑1；τ
B
为剪切应力，N/m2；v为流速，m/s；D为管道的内径，m。3.根据权利要求1所述的钻井液流变性的确定方法，其特征在于，所述管壁处剪切应力的计算式如下：其中，τ
w
为壁面剪切应力，kPa；D为管道的内径，m；ΔP为测量段的压差，kPa；L为测量段的长度，m。4.根据权利要求1所述的钻井液流变性的确定方法，其特征在于，钻井液流速的计算式如下：v(r)＝ΔP/4μL
·
(R2‑
r2)，其中，v(r)为管道中心处的流速，m/s；ΔP为测量段的压差，kPa；μ为动力粘度，N
·
s/m2；R为管道半径，m；r为管道中心到管壁的距离，m。5.根据权利要求4所述的钻井液流变性的确定方法，其特征在于，钻井液流量的计算式如下：Q＝∫
0R
v
·
2πrdr，其中，v为流速，m/s；R为管道半径，m；r为管道中心到管壁的距离，m；Q为流量，m3/s。6.根据权利要求1所述的钻井液流变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玻，邓虎，左星，江迎军，李赛，陈昭希，舒梅，雷雨，蒋林，梁玉林，刘庆，唐明，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：