[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

说明书

本发明公开了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，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。本发明能够获得更符合实际的高温高压井起下钻钻井液瞬态流动波动压力，为油气钻井提供技术支持。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及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。

背景技术

起下钻波动压力是指在起下钻时，由于钻柱在井内上、下移动的速度引起环空内钻井液产生流动，从而产生一个短暂的附加压力。随着高温高压钻井工况钻井液瞬变流动过程中复杂钻井事故的频发，现阶段瞬态波动压力的自动化控制、控制压力钻井等技术的不断发展和完善，针对对瞬变流压力值及其变化规律的要求也越来越高，所以亟需一种更加精确的瞬变流模型来准确和真实地模拟实际发生瞬变流时井筒内的压力波动情况，以满足钻井的精细化操作及压力控制要求，保障高温高压井窄压力窗口地层的起下钻及钻进安全。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供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。

本发明的技术方案如下：

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，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。

作为优选，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。

作为优选，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)