[发明专利]一种流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统及方法，所述系统包括，配浆罐，用于从进液口接收流动测试装置排出的测试钻井液，还用于配置钻井液；加热套，设置于配浆罐外表面，用于对配浆罐内流体保温；泥浆热交换器，用于接收从配浆罐流出的测试钻井液，并根据实际工况对测试钻井液进行实时循环加热；柱塞泵，用于使配置后的测试钻井液输至流动测试装置中；流动测试装置，用于模拟实际工况下钻井液处于环空或常规管流中的流动状态，还用于实时获取钻井液进、出流动测试装置时的压力和流量；控制模块，用于根据瞬时压力和流量进行反演，获取常规管或环空管最佳流变模式及流经钻井液流变参数。本发明系统提高了流变参数测量的准确性。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，尤其涉及一种流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统及方法。

背景技术

目前各油田对钻井液等流体有关流变参数测量多采用取样方法或自动测量方式。取样测量时并不能保证其环境温度压力与实际井眼工况一致，且钻井固井中为改善泥浆水泥浆的性能常在其中加入添加剂等，并不能实时反映钻井液性能变化；常用自动测量装置基于旋转粘度计原理，并需要大量的数据输入和操作，且其使用范围有限，结构复杂，可靠性差，且实验时间间隔较长，不适合钻井现场使用。

已有的自动钻井液流变参数测量分析方法，通过设置传感器测量流体流量和压力推演流体密度、瞬时压力。

测量原理过于简易，与钻井液在井下实际流动状态差异较大，并未考虑泥浆等受切应力所表现的触变性，无法准确测得不同压力或流量下钻井液黏度等流变特性参数，流变参数测量并不能反映钻井实际情况，导致测量结果不准确。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统及方法，用以解决现有技术中测量结果不准确的问题。

本发明提供一种流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统，包括配浆罐、泥浆热交换器、加热套、柱塞泵、流动测试装置及控制模块，其中：

所述配浆罐、泥浆热交换器、柱塞泵依次管道连接，所述泥浆热交换器位于所述配浆罐下方位置；所述配浆罐上端开设有进液口，所述配浆罐用于从进液口接收流动测试装置排出的测试钻井液，所述配浆罐还用于配置测试钻井液，所述加热套设置于配浆罐外表面，用于对配浆罐内流体保温，所述泥浆热交换器，用于接收从配浆罐流出的测试钻井液，并根据实际工况对测试钻井液进行实时循环加热，所述柱塞泵用于使配置后的测试钻井液输至流动测试装置中，所述流动测试装置用于模拟实际工况下钻井液处于环空或常规管流中的流动状态，还用于实时获取钻井液进、出流动测试装置时的压力和流量；所述控制模块，用于根据瞬时压力和流量进行反演，获取常规管或环空管最佳流变模式及流经钻井液流变参数。

进一步地，所述流动测试装置包括温度传感器、压力流量传感器、常规测试管段和环空测试管段，所述温度传感器用于检测进入柱塞泵的液体温度，所述压力流量传感器用于实时获取钻井液进、出流动测试装置时的压力和流量，所述常规测试管段和环空测试管段分别用于模拟实际工况下钻井液处于环空、常规管流中的流动状态。

进一步地，所述控制模块，根据瞬时压力和流量信号进行反演，获取常规管或环空管最佳流变模式及流经钻井液流变参数，具体包括，根据瞬时压力和流量分别获取幂律模式下流变参数值、宾汉模式下流变参数值、赫-巴模式下流变参数值及卡森模式下流变参数值，根据各流变模式下流变参数值及对应的不同流变模式压耗计算模型得到各流变模式下的流量和压耗，将所述流量、压耗与实时获取的流量、压力对比拟合，得到常规管或环空管最佳流变模式及对应的流经钻井液流变参数。

进一步地，所述流动式高温、高压自动钻井液参数测量系统，还包括止回阀、第一、第二回压控制阀及流量计，所述止回阀设置于流动测试装置入口管道，用于预防测试钻井液倒流，所述第一回压控制阀设置于流动测试装置出口管道，所述第二回压控制阀设置于配浆罐与柱塞泵之间，所述第一、第二回压控制阀，均用于节流，所述流量计设置于止回阀与流动测试装置之间，用于对流动测试装置流量的监测。