求算钻井循环系统压耗的_反分析_方法

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1、第8卷第3期重庆科技学院学报(自然科学版)2006年9月求算钻井循环系统压耗的“反分析”方法121龙芝辉张向前王倩(1.重庆科技学院,重庆400042;2.新疆克拉玛依油田,克拉玛依834000)摘要:通过对实际钻井循环系统进行分析,找出了应用目前的计算模式预测钻井循环压耗出现较大偏差的原因;提出了运用“反分析”求算钻井循环系统压耗的思想、模型及方法。通过实例运用和计算,与实测值比较结果表明,此方法具有很好的准确性,适用于直井、斜井、水平井等多种井况。关键词:钻井;循环系统;系统压耗;“反分析”法中图分类号:TE926文献标识码:A文章编号:1673-1980(2006)03-0

2、001-03钻井循环系统的压耗计算是钻井水力学的重要进中旋转钻柱对液流的影响。Walkex考虑到钻进中研究课题之一。在研究过程中,人们提出过4种物旋转钻柱对液流的影响,用剪切应力和速度的螺旋理研究模型,对每种物理模型又按钻井液为牛顿流矢量值代替轴向矢量值,用环空间隙代替管道半径,型、各种非牛顿流型、层流流态、紊流流态分别进行导出了更进一步Z(r)的值计算式,用以判别钻柱环[1][2]研究,从而出现了许多压耗计算公式。由于实际钻空的流态。近年来,有研究者还提出用Re值与Ta井循环过程中影响压耗计算的因素多样而复杂,因值综合判别流态的方法,综合考虑了轴向流动及钻此,要找出一套与实际钻

3、井循环压耗相符的压耗计柱旋转两方面的因素判别环空流态。而室内的钻井算数学模式作定量压耗计算,很不容易。运用“反分模拟实验表明:钻井循环实际流态从层流到紊流的析”法求算钻井循环系统压耗的方法及模型,可大大转变,是在远远低于临界Re值或临界Ta值的情况提高压耗计算模型的通用性和准确性。下发生的。在实际钻井过程中,钻柱内水眼及环空间隙都1钻井循环压耗计算的影响因素很小,由于钻柱的弯曲、旋转、周向振动及纵向振动,一般来说,影响钻井循环压耗计算的因素有以使钻柱内水眼及环空中的流体在流动过程中伴有钻下几个:柱运动引起的强烈扰动,足以使钻井循环中的液流(1)钻井液性能参数。由于μ、η、n、K、

4、ρ等钻井呈现紊流状态。液性能是在地面取样测得,实际井内温度与压力环(3)流型的偏差。目前的旋转粘度计按牛顿流体境随井深变化,特别是温度对钻井液性能参数影响内摩擦定律设计,可较好地应用于宾汉模式确定流较大,且与钻井液组分有关,没有统一的规律性。环变参数,但用于卡森模式、指数(幂律)模式、修正幂空钻井液还要携带岩屑,这会使环空钻井液密度有律模式、罗伯逊-斯蒂夫模式等确定流变参数是不所增加。总之,井内的钻井液性能不十分清楚,用地严格的,要准确地确定这些模式的流变参数很困难。面测得的钻井液性能来计算钻井液的循环压耗,肯而室内实验测出的钻井液τ与dv/dx的关系曲线,定有误差。和实际钻井循

5、环中井下的钻井液τ与dv/dx的关系(2)关于钻井循环的流态。钻井循环的流态决曲线会有一定偏差,即不论采用何种流型描述钻井定着压耗计算模式的选择。按照目前用来判断钻井液的流变性,与实际钻井液的流变性总存在偏差。循环流态的准则,Re值和Z值判别法都没有考虑钻(4)钻井循环排量。钻井循环排量对压耗计算影收稿日期:2006-01-06作者简介:龙芝辉(1963-),男,贵州人,重庆科技学院石油工程学院副教授,在读博士研究生,主要研究方向:流体力学与油气井工程。·1·龙芝辉,张向前,王倩:求算钻井循环系统压耗的“反分析”方法0.80.2响较大,受机泵上水效率所限,在实际钻井中准确得式中:

6、B=ρη1.81.8知钻井循环排量却很困难,须用专门的流量计。P+P=fiBLQ+faBLQiad4.8(D-D)3(D+D)1.8(5)井眼和钻具的几何尺寸。Dh、D、d、L是压耗PP计算中必需考虑的参数,而在裸眼井段钻进过程中,=fm[1+1]BLQ1.84.831.8d(D-DP)(D+DP)井径Dh严格讲并不是钻头直径。井径扩大是钻井过则:fm为L井段管内及环空流动的综合压耗计算系程中不可避免的,具体扩大多少在钻进过程中是未数。知的,井眼扩大会对循环压耗的计算产生影响。对钻井循环系统:(6)钻柱中加入短节。由于工艺的需要,在钻柱PL=Pg+Pi+Pa+PfN中常常要加入扶

7、正器或其它短节,这往往会使循环1.81.8=KgBQ+fiB(MPI+MCI)Q压耗增加。1.81.8+faB(MCA+MPA)Q+KfBQN(7)井斜、钻柱旋转、钻柱偏心及岩屑床。钻进1.8=B[Kg+fm(MPI+MCI+MCA+MPA)+KfN]Q过程中钻柱的旋转、钻柱偏心程度、岩屑床的存在以1.8=BKLQ(3)及井斜等,会影响到钻井循环压耗的计算,而实际井其中:下的偏心程度、岩屑床厚度等难以定量确定。KL=[Kg+fm(MPI+MCI+MCA+MPA)+KfN](8)模