[发明专利]一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置及方法

权利要求书

1.一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置，其特征在于，包括实验底座、流体池、循环泵、模拟井眼、模拟管道、模拟钻杆、流量计、第一压力传感器和第二压力传感器，所述模拟井眼包括第一规则井眼段、第二规则井眼段和可更换不规则井眼段，所述可更换不规则井眼段为弧形凹面井眼段，所述第一规则井眼段的一端和所述流体池均固定在所述实验底座上，所述可更换不规则井眼段的下端与所述第一规则井眼段的另一端可拆卸连接，所述可更换不规则井眼段的上端与所述第二规则井眼段的一端可拆卸连接，所述第二规则井眼段的另一端与所述流体池连通，所述流量计设置在所述模拟钻杆上，所述第一压力传感器设置在所述可更换不规则井眼段的上端处，所述第二压力传感器设置在所述可更换不规则井眼段的下端处，所述模拟钻杆的一端与所述第一规则井眼段连通，所述模拟钻杆的另一端连接所述模拟管道的一端，所述模拟管道的另一端与所述流体池连通，所述循环泵设置在所述模拟管道上。

2.根据权利要求1所述的测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置，其特征在于，所述可更换不规则井眼段的下端通过密封丝扣与所述第一规则井眼段的另一端连接，所述可更换不规则井眼段的上端通过密封丝扣与所述第二规则井眼段的一端连接。

3.根据权利要求1所述的测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置，其特征在于，所述可更换不规则井眼段的内部敷设有粗糙带。

4.一种测试不规则井眼段环空流动压降的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：搭建如权利要求1-3任意一项所述的测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置，并获取模拟钻杆外径、模拟井眼尺寸以及可更换不规则井眼段的轴向长度和最大径向尺寸；

步骤二：根据实际用钻井液体系配方配制测试钻井液，并获取测试钻井液的密度、塑性粘度和动切力；

步骤三：将配制的测试钻井液注入流体池内并启动循环泵后，获取第一压力传感器和第二压力传感器在不同循环排量下测试的可更换不规则井眼段的上端压力和下端压力，并计算可更换不规则井眼段的环空流动压降；

步骤四：更换轴向长度和最大径向尺寸不同的可更换不规则井眼段，并重复步骤三；

步骤五：重复步骤四，获取多个不同可更换不规则井眼段在不同循环排量下用所述测试钻井液测试时的环空流动压降；

步骤六：对获取的数据采用nlinfit函数进行非线性最小二乘数据拟合得到不规则井眼段环空流动压降与模拟钻杆外径、模拟井眼尺寸、钻井液密度、塑性粘度、动切力、轴向长度、最大径向尺寸、循环排量的关系式；

步骤七：将实际井眼的不规则井眼段的钻井数据代入所述关系式中得到实际井眼的不规则井眼段的环空流动压降。

5.根据权利要求4所述的测试不规则井眼段环空流动压降的方法，其特征在于，所述步骤三中，可更换不规则井眼段的环空流动压降的计算公式为：

△P＝P₂-P₁-0.00981*ρ*△L，

其中，△P表示可更换不规则井眼段的环空流动压降，P₂表示第二压力传感器测试得到的可更换不规则井眼段的下端压力，P₁表示第一压力传感器测试得到的可更换不规则井眼段的上端压力，ρ表示所述测试钻井液的密度，△L表示可更换不规则井眼段的轴向长度。