[发明专利]一种高温高压井起下钻钻井液瞬态流动波动压力的确定方法

权利要求书

1.一种高温高压井起下钻钻井液瞬态流动波动压力的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立起下钻时井筒内瞬态流动波动压力物理模型，并建立计算井筒内瞬态流动波动压力的假设条件；

S2：建立高温高压条件下的钻井液物性方程；

S3：根据质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律，建立考虑恒定稳态摩阻和非恒定瞬态摩阻的井筒内瞬态流动波动压力控制方程组；

S4：根据所述井筒内瞬态流动波动压力控制方程组，建立求解特征线方程组；

S5：建立初始边界，结合所述求解特征线方程组，求解井筒内瞬态流动波动压力方程，获得所述井筒内瞬态流动波动压力。

2.根据权利要求1所述的高温高压井起下钻钻井液瞬态流动波动压力的确定方法，其特征在于，步骤S1中，所述计算井筒内瞬态流动波动压力的假设条件包括：

(1)地层、井眼和管柱均为弹性体，井底为刚性体；

(2)忽略已下套管周围水泥和地层对套管弹性的影响；

(3)井筒内的流体是可压缩的；

(4)忽略钻柱偏心对井筒内流体流动的影响；

(5)井筒内流体瞬态流动，且为纯液相钻井液；

(6)考虑井筒传热，流体性能是温度和压力的函数；

(7)考虑瞬态流动过程中的非恒定瞬态摩阻。

3.根据权利要求2所述的高温高压井起下钻钻井液瞬态流动波动压力的确定方法，其特征在于，步骤S2中，所述高温高压条件下的钻井液物性方程包括：

(1)钻井液密度与温度、压力关系的函数

ρ(T,p)＝ρ(T₀,p₀)·exp(γ₁(p-p₀)+γ₂(T-T₀)+γ₃(T-T₀)²) (1)

式中：ρ(T，p)为在温度T、压力p条件下的钻井液密度，kg/m³；ρ(T₀，p₀)为在温度T₀、压力p₀条件下的钻井液密度，kg/m³；γ₁、γ₂、γ₃均为钻井液密度函数中的特性系数；p为压力，MPa；p₀为参考压力，MPa；T为温度，℃；T₀为参考温度，℃；

(2)钻井液流变参数与温度、压力关系的函数，所述流变参数包括屈服值、稠度系数和流性指数中的任意一种或多种；

钻井液屈服值与温度、压力关系的函数为：

τ₀(T,P)＝τ₀(T₀,p₀)·exp[η₁(T-T₀)+η₂(p-p₀)+η₃(T-T₀)²] (2)

钻井液稠度系数与温度、压力关系的函数为：

K(T,P)＝K(T₀,p₀)·exp[η₄(T-T₀)+η₅(p-p₀)+η₆(T-T₀)²] (3)

钻井液流性指数与温度、压力关系的函数为：

n(T,P)＝n(T₀,p₀)·exp[η₇(T-T₀)+η₈(p-p₀)+η₉(T-T₀)²] (4)

式中：τ₀(T，p)为在温度T、压力p条件下的钻井液屈服值，Pa；K(T，p)为在温度T、压力p条件下的钻井液稠度系数，Pa·sⁿ；n(T，p)为在温度T、压力p条件下的钻井液流性指数，无量纲；τ₀(T₀，p₀)为在温度T₀、压力p₀条件下的钻井液屈服值，Pa；K(T₀，p₀)为在温度T₀、压力p₀条件下的钻井液稠度系数，Pa·sⁿ；n(T₀，p₀)为在温度T₀、压力p₀条件下的钻井液流性指数，无量纲；η₁、η₂、η₃、η₄、η₅、η₆、η₇、η₈、η₉均为钻井液流变参数函数中的特性系数。