[发明专利]用于评价水平井和大位移井的钻井液的润滑性能的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及油气田勘探与开发技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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；