[发明专利]一种基于管式粘度计系统的钻井液流变性随钻测量方法

说明书

本发明提供一种基于管式粘度计系统的钻井液流变性随钻测量方法，属于钻井液流变性测量技术领域。包括采用正排量驱动泵提供稳定流量和压力；系统入口处的科里奥利流量计实时测量流体密度、流速和温度；通过管式粘度计系统的压差传感器测量不同流速梯度下的压力损耗；根据测量截面不同速度梯度上的压差数据，得到壁面剪切应力，通过引入广义流动行为指数(即壁面剪切应力与名义牛顿剪切速率的双对数曲线斜率)，可以得到管壁处的剪切速率，再通过绘制壁面剪切应力与壁面剪切速率的关系，并应用适当的曲线拟合技术判断流体模型，结合不同流体的管内流压力损耗公式建立方程组。本发明采用管式粘度计测量方法可以更好实现自动化、实时测量显示。

技术领域

本发明适用于现场钻井液流变性随钻测量，属于钻井液流变测量技术领域，尤其涉及一种基于管式粘度计系统的钻井液流变性随钻测量方法。

背景技术

钻井液性能对于确保钻井的安全和快速钻进具有十分重要的作用。在超深井、深水钻井领域，外部环境对钻井液的流变性影响巨大，由于没有有效的实时监测手段，因此在实际钻井过程中对钻井液流变性随钻测量技术方面有待研究。钻井液的流变性主要包括流体的粘度、静切力、动切力和剪切稀释特性等，这些性质直接关系到钻井液携岩性能、井眼清洁状态和钻井液中固相悬浮状态以及井壁的稳定性状态等，对安全高效钻井具有重要的意义。并且由于剪切力作用、压力和温度的变化、钻井岩屑的引入、污染物等，对安全高效钻井具有重要的意义。并且由于剪切力作用、压力和温度的变化、钻井岩屑的引入、污染物等因素，正在通过井中循环的钻井液的流变性可能发生变化，持续的监测也可以对这些变化进行实时管理评估及预防。

随着钻井自动化逐步实现，钻井液性能测量受到业内人士的关注，目前钻井液性能数据主要来自于人工测量，钻井液样品要经过收集、运输、处理及分析，然后才能得到性能报告。人工测量不利于及时分析流体特性对预期问题的影响，而且也不能正确表征温度和压力对钻井液性能的影响。目前，针对钻井液流变性测量，在钻井现场使用比较广泛的是马氏漏斗粘度计和旋转黏度计。马氏漏斗是AP I标准规定的测量钻井液黏度的仪器，作为目前井场测量钻井液黏度较为常见的手动测量仪器，它能够简单快速得到结果。但是其所得的流变参数只是粗略值，且无法实现测量的实时性，存在人工操作的误差。旋转黏度计是目前广泛应用于油气行业，以确定钻井液流变性最常用的仪器，但其为手动操作仪器，缺乏测量的及时性，存在操作的误差及需要一定的人工参与，当在钻井现场使用旋转流变仪时，通常只使用两种剪切速率(300和600rpm)的剪切应力读数来表征流体，这会导致流体流变参数的值过于简化，并且旋转粘度计中内外筒的流体置换并让流体处于稳定状态需要较长的时间，不具备自动化随钻测量的条件。

为了克服上述缺陷，本发明提出一种基于管式粘度计系统的钻井液流变形随钻测量方法来实现有效的钻井液流变性随钻测量。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，现有钻井液流变性测量方法很难满足钻井液流变性连续随钻测量，因为常规旋转粘度计管法要测定一套流变曲线需要时间较长，因此钻井液流变性的变化很难迅速测出，为了克服常规流变性测量方法的不足，本发明提供了一种管式粘度计系统的井下钻井液流变性随钻测量方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于管式粘度计系统的钻井液流变性随钻测量方法，包括以下步骤：

步骤1.构建管式粘度计测量系统，在对钻井液进行测量之前，对测量管段进行了水压校准测试，以验证压力损失读数；

步骤2.采用正排量泵进行流体循环提供稳定流量与压力，系统入口处的科里奥利流量计，用于实时测量流体密度、流速和温度，在流量回路安装一个全自动控制和数据采集系统，实时监测过程中流量、温度、压差、泵频参数；

步骤3.在数据采集过程中，通过逐步增加正排量泵的频率来提高流速。