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专利号: 201610105728X
申请人: 重庆科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,包括:根据获取的钻井基本参数,获取环空稳态岩屑床高度;

在根据获取的钻井基本参数,获取环空稳态岩屑床高度的过程中,采用如下公式获取:其中,Hc为岩屑床高度;

dw、dpo和db分别为井眼内径、钻杆外径和钻头直径;

ρf和ρs分别为泥浆密度和岩屑密度;

μe为有效粘度;Ua为环空返速;ROP为机械钻速;

RPM为钻杆转速;θ为井斜角;ds为岩屑直径;e为偏心度;

根据所述环空稳态岩屑床高度,获取岩屑床推移速度和悬浮岩屑沉降成床速度;

根据所述岩屑床推移速度和悬浮岩屑沉降成床速度,获取环空岩屑床动态运移速度;

根据所述环空岩屑床动态运移速度,获取环空岩屑床动态运移距离;

根据所述环空稳态岩屑床高度和所述环空岩屑床动态运移距离,获取环空岩屑床高度分布;

根据所述钻井基本参数和所述环空岩屑床高度分布,获取不同时刻的环空压耗;

根据所述不同时刻的环空压耗和井底的垂直深度,获取不同时刻的井底压力。

2.如权利要求1所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,根据钻井设计和实测数据,获取钻井基本参数;其中,所述钻井基本参数包括段井眼内径、钻柱外径、泥浆排量、泥浆密度、泥浆流变参数、钻柱转速、钻柱偏心度、机械钻速、井斜角、岩屑密度、岩屑粒径和井底的垂直深度。

3.如权利要求1所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述环空稳态岩屑床高度,获取岩屑床推移速度和悬浮岩屑沉降成床速度的过程中,其中,所述岩屑床推移速度计算公式为:所述悬浮岩屑沉降成床速度计算公式为:其中,Ucm为岩屑床推移速度;

Ucd为悬浮岩屑沉降成床速度;

fhd为悬浮层与移动层界面摩擦系数;

Cd为移动岩屑浓度;

φ为颗粒内摩擦角,tanφ相当于颗粒动摩擦系数,当Cd=0.3~0.52时,tanφ=0.7~

0.8;

Qs为入口岩屑体积流量;

Qf为入口泥浆体积流量;

k1、k2为修正系数;k3为比例系数。

4.如权利要求3所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述岩屑床推移速度和悬浮岩屑沉降成床速度,获取环空岩屑床动态运移速度的过程中,其中,所述环空岩屑床动态运移速度的计算公式为:其中,Uc为环空岩屑床动态运移速度;

k3为比例系数;

Ucm为岩屑床推移速度;

Ucd为悬浮岩屑沉降成床速度。

5.如权利要求4所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述环空岩屑床动态运移速度,获取环空岩屑床动态运移距离的过程中,其中获取所述环空岩屑床动态运移距离的公式如下:Lc=tUc

其中,Uc为环空岩屑床动态运移速度;

t为岩屑床开始形成所经历的时间;

Lc为经过t时间后,稳态岩屑床运移的距离。

6.如权利要求5所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述环空稳态岩屑床高度和所述环空岩屑床动态运移距离,获取环空岩屑床高度分布的过程中,其中,若x≥MD-Lc,则Hcx=Hc若x<MD-Lc,则Hcx公式如下:其中,Hc为岩屑床高度;

MD为井总测深;

x为欲求位置的测深,在井底为MD,在井口为0;

Hcx为x位置处岩屑床高度。

7.如权利要求1所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述钻井基本参数和所述环空岩屑床高度分布,获取不同时刻的环空压耗的过程中,获取所述环空压耗的公式如下:其中,ΔPc为有岩屑床存在时的环空压耗;

ΔPa为无岩屑床存在时的环空压耗;

fb为达西-韦斯巴赫系数,层流时 紊流时Hc为岩屑床高度;

dw、dpo分别为井眼内径、钻杆外径;

ρf和ρs分别为泥浆密度和岩屑密度;

Qf为入口泥浆体积流量。

8.如权利要求7所述的钻井环空岩屑床高度分布和井底压力实时变化的计算方法,其中,在根据所述不同时刻的环空压耗和井底的垂直深度,获取不同时刻的井底压力的过程中,获取所述井底压力的公式如下:Pw=ρfgh+ΔPc

其中,Pw为井底压力;

ρf为泥浆密度;

h为井底的垂直深度;

ΔPc为有岩屑床存在时的环空压耗。