[发明专利]一种卡森模式钻井液流变参数的控制方法

权利要求书

1.一种卡森模式钻井液流变参数的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)根据井眼尺寸、井径扩大率、环空间隙、固相颗粒和泥浆泵排量大小，确定钻井液卡森屈服值τ_c和卡森粘度η_∞的合理取值范围；

(2)从振动筛前泥浆槽采集钻井液样本，测量并记录N种不同转速Φ下的读数θ，其中N≥3；

(3)将得到的不同转速Φ和对应的读数θ转换为相应的剪切速率γ和剪切应力τ；

(4)根据得到的剪切速率γ和剪切应力τ，估计卡森屈服值τ_c和卡森粘度值η_∞，得到卡森屈服估计值和卡森粘度估计值

(5)将卡森屈服估计值和卡森粘度估计值与步骤(1)确定的取值范围进行比对，判定流变参数是否在合理取值范围内，若是未在确定的取值范围内，则对钻井液进行调整，并重复步骤(2)至(5)，直至钻井液流变参数在确定的取值范围内；若是在确定的取值范围内，则对钻井液进行正常维护。

2.根据权利要求1所述的一种卡森模式钻井液流变参数的控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中用旋转粘度计测量钻井液样本在N种不同转速Φ下的读数θ。

3.根据权利要求2所述的一种卡森模式钻井液流变参数的控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中是依据旋转粘度计仪器常数，将不同转速Φ和对应的读数θ转换为相应的剪切速率γ和剪切应力τ。

4.根据权利要求3所述的一种卡森模式钻井液流变参数的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中卡森屈服值τ_c和卡森粘度值η_∞的估计步骤如下：

步骤41：对卡森模式流变方程进行参数代换，令基于最小二乘法原理，建立关于变量a的目标函数P(a)，P(a)=Σi=1N(τi-a2-b2(a)γi-2ab(a)γi)2,]]>并用a来表示b值：

b=b(a)=-B(a)+B2(a)-4A(a)C(a)2A(a),]]>

其中：τ_c为卡森屈服值；η_∞为卡森粘度；N为样本容量，N≥3；简记为S_m＝S(m)；简记为T_m＝T(m)，m用于幂指数的简化表示可取值为0，0.5，1，1.5或2；

B(a)＝3a²S_0.5S₂-3a²S₁S_1.5-T_0.5S₂+T₁S_1.5；

C(a)＝Na³S₂-a³S_0.5S_1.5-aT₀S₂+aT_0.5S_1.5；

步骤42：确定目标函数P(a)的搜索区间[a₁，a₂]；

a1=min(τiγj-τjγiγj-γi),]]>a2=max(τiγj-τjγiγj-γi);]]>其中：i和j，下标，且j＞i；

步骤43：根据目标函数P(a)的搜索区间[a₁，a₂]，采用一维搜索法求解a值，使目标函数P(a)取最小值；

步骤44：依据求得的P(a)最小值，估计卡森屈服值τ_c和卡森粘度η_∞，卡森屈服值估计值记为卡森粘度估计值记为计算公式分别为：

τ^c=a2,]]>η^∞=b2.]]>