[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

说明书

本发明公开了一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置及方法，所述装置包括实验底座、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，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，第二规则井眼段的另一端与流体池连通，流量计设置在模拟钻杆上，第一压力传感器设置在可更换不规则井眼段的上端处，第二压力传感器设置在可更换不规则井眼段的下端处，模拟钻杆的一端与第一规则井眼段连通，模拟钻杆的另一端连接模拟管道的一端，模拟管道的另一端与流体池连通。本发明有助于不规则井眼段环空流动压降的快速计算与确定，从而为准确计算环空压力剖面提供支持。

技术领域

本发明涉及石油工程钻井技术领域，特别涉及一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置及方法。

背景技术

钻井过程中，受地层破碎和非均质性的影响，井径扩大现象十分普遍，井壁表面也不规则，有时扩径不均匀还会形成“大肚子”或“糖葫芦”这种不规则井眼。当流体在环空流动时，扩径及不规则井眼都会对环空流动压降产生影响，从而影响环空压力剖面，对于窄密度窗口地层如果计算不准还容易引发井涌、井漏等事故。因此，快速准确计算环空流体流动压降十分重要，目前石油天然气行业内的相关标准在计算环空流动压降时均假设井壁为规则的平滑井眼，与实际工况存在一定差距，导致计算不够准确。因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置及方法，有助于不规则井眼段环空流动压降的快速计算与确定，进而为准确计算环空压力剖面提供支持。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种测试不规则井眼段环空流动压降的试验装置，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。

一种测试不规则井眼段环空流动压降的方法，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。