[发明专利]一种适用于超深井长裸眼井段的环空压降计算方法

说明书

本发明公开了一种适用于超深井长裸眼井段的环空压降计算方法，属于石油与天然气钻井技术领域。其特征在于：首先收集超深井钻柱资料和测井曲线数据，将不规则裸眼等效为椭圆井眼，筛选得到各样点截面，从而确定各截面环空流体过流面积和湿周长度；进一步计算等效水力直径和平均轴向流速，得到平均剪切速率，从而获取修正流性指数；进一步计算有效稠度系数、屈服值和剪切速率，从而得到有效粘度；进一步根据环空流动雷诺数计算值，得到范宁摩擦参数，最终计算出裸眼井段层流环空流动压降。本发明数值计算过程简单，能快速、准确预测不规则裸眼的环空压降，有助于超深井优快钻井参数的计算。

技术领域

本发明涉及石油与天然气钻井技术领域，具体是涉及一种适用于超深井长裸眼井段的环空压降计算方法。

背景技术

随着社会能源需求的不断增长，地质情况复杂、开采难度大的深部油气资源开发程度要求越来越高，而深井、超深井钻井技术仍需进一步完善与发展。其中，超深井环空压降的计算是钻井水力参数设计的核心内容之一，若计算或预测结果与实际环空压降误差较大，易导致井漏、井壁失稳、卡钻等井下复杂事故，提高钻井成本，因而对于满足工程实际应用，能够快速、准确预测超深井长裸眼井段环空压降的研究是很有必要的。

目前，针对超深井环空压降计算方法的研究中，“一种井底压力预测的方法及系统”(申请公布号：CN 109854237 B)主要考虑钻屑在环空中体积浓度的影响，计算了钻井液有效密度和含钻屑时钻井液流变参数，从而确定环空压降大小，实现对井底压力有效预测的目的；“一种偏心圆管环空幂律流体流态的测算方法”(申请公布号：CN 101498214 B)主要考虑钻井液在偏心环空的流动状态，提出了偏心圆管环空横截面任一间隙雷诺数的计算方法，以及计算了偏心圆管环空层流、紊流的区域角度。但是，实际钻井过程中井眼在非均匀地应力等因素的作用下通常呈椭圆形，除现场应用困难的椭圆井眼仿真模拟外，现有的环空压降计算方法通常考虑规则的圆形井眼，导致该段计算结果与井下实际环空压降存在一定误差，对于超深井椭圆形井眼环空压降计算时，累积误差会更大，更易导致井下复杂事故的发生。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种适用于超深井长裸眼井段的环空压降计算方法，以解决现有的超深井在非均匀地应力等因素作用下椭圆形井眼环空压降计算存在较大误差的问题，数值计算过程简单，能够快速、准确预测不规则裸眼的环空压降，提高钻井作业的安全性。

本发明采用以下技术方案，一种适用于超深井长裸眼井段的环空压降计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据所收集的超深井钻柱资料和测井曲线具体数据，将不规则裸眼等效为椭圆井眼，分析筛选出k个样点截面，确定第i个样点截面处裸眼的长轴长度a_i、短轴长度b_i、钻柱半径r_i(i＝1,2,3,…,k-1,k)和第i个样点截面与第i+1个样点截面间环空流动距离l_i(i＝1,2,3,…,k-1)；

步骤二：将步骤一中的第i个样点截面处裸眼的长轴长度a_i、短轴长度b_i和钻柱半径r_i代入公式(1)获取第i个样点截面处环空流体过流面积A_i；

A_i＝πa_ib_i-πr_i²(i＝1,2,3,…,k-1,k) (1)

式中：A_i为第i个样点截面处环空流体过流面积，m²；a_i为第i个样点截面处裸眼的长轴长度，m；b_i为第i个样点截面处裸眼的短轴长度，m；r_i为第i个样点截面处钻柱半径，m；