[发明专利]一种基于压力差判别岩屑床平均厚度的模拟实验方法

说明书

本发明公开了一种基于压力差判别岩屑床平均厚度的模拟实验方法，包括：一：设置模拟井筒、模拟钻柱和至少两个压力计；二：向模拟井筒内注入钻井液，控制模拟钻柱旋转，再向模拟井筒内注入岩屑，分别获取注入钻井液的排量和压力计检测的压力值，得出相邻两个压力计之间的压力差；三：根据步骤二的结果计算相邻两个压力计之间钻井液的平均流速；四：根据步骤三的结果计算相邻两个压力计之间环空的平均截面积；五：根据步骤四的结果计算相邻两个压力计之间岩屑床占模拟井筒的平均比例；六：根据步骤五的结果计算相邻两个压力计之间岩屑床的平均厚度。本发明能够根据压力差判别水基/油基钻井液状态下的岩屑床平均厚度，其成本更低，判别效果更好。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种基于压力差判别岩屑床平均厚度的模拟实验方法。

背景技术

石油天然气的大斜度井、水平井钻井过程中，常有岩屑运移不畅，形成岩屑床的现象发生，导致摩阻增大、蹩钻等复杂问题，严重时甚至影响钻井安全。随着水平段的不断延伸，长水平段水平井的岩屑床问题变得更加突出，如何有效判别水平段岩屑床的状态，是目前研究的重点和热点。

目前，通过地面模拟实验装置等比例模拟井下水平段岩屑床运移规律是一种有效研究岩屑床的方法，其在利用水基钻井液作为循环介质时，可通过肉眼或者高清摄像机来判别岩屑床的厚度等状态参数。但在实钻中，绝大部分都是采用油基钻井液，由于油基钻井液状态下岩屑床的可视状况极差，因此利用肉眼或高清摄像机无法有效判别油基钻井液里的岩屑床状态。虽然采用光谱等仪器能够有效差别油基钻井液里的岩屑床状态，但这类设备价格昂贵，将导致试验装置的成本大幅增加。因此，就需要建立一种能够低成本的有效判别水基/油基钻井液状态下的岩屑床厚度参数，为水平井岩屑床研究提供指导。

另外，公开号为CN109209337A的文献公开了一种考虑岩屑床的水平井钻井润滑性实验装置及实验方法，该方法在评价钻井液润滑性能的过程中，公开了采用超声波探头检测岩屑床厚度的手段，虽然采用超声波探头也能检测岩屑床厚度，但在实际应用中，采用超声波探头检测岩屑床厚度仍然存在如下技术问题：

1、因钻井液添加有各种化学物质，超声波探头工作环境恶劣，易受钻井液的影响，导致信号异常无法工作而失效；

2、受钻井液流动的影响，超声波探头测量精度和灵敏度会降低，导致测量不准确。

3、超声波探头价格较高，相应地导致测量成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种基于压力差判别岩屑床平均厚度的模拟实验方法，本发明能够根据压力差判别水基/油基钻井液状态下的岩屑床平均厚度，相较于现有技术来说，其成本更低，判别效果更好，有效地为水平井岩屑床研究提供了指导。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于压力差判别岩屑床平均厚度的模拟实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：设置模拟井筒，并在模拟井筒内设置模拟钻柱，在模拟井筒上设置至少两个压力计；

步骤二：向模拟井筒内注入钻井液，控制模拟钻柱旋转，再向模拟井筒内注入岩屑，待注入钻井液的排量和模拟钻柱的转速均稳定后，分别获取注入钻井液的排量和各压力计检测得到的压力值，并根据获取的压力值得出相邻两个压力计之间的压力差；

步骤三：根据步骤二的结果，结合相邻两个压力计之间的距离、模拟井筒的内径和模拟钻柱的外径计算得出相邻两个压力计之间钻井液的平均流速；

步骤四：根据步骤三的结果和注入钻井液的排量计算得出相邻两个压力计之间环空的平均截面积；

步骤五：根据步骤四的结果，结合模拟井筒的内径和模拟钻柱的外径计算得出相邻两个压力计之间岩屑床占模拟井筒的平均比例；