钻井液流变参数计算新方法及流变模式优选

钻井液流变参数的准确计算和流变模式的优选是钻井液优化设计及钻井水力学计算的前提。针对常用的4种流变模式,分析了流变参数的常规算法及回归分析算法;利用0.618法非线性回归分析计算出了幂律模式和赫巴模式的流变参数,分析比较了钻井液流变模式的4种优选方法,得出拟合残差平方和方法为最有效的优选方法;开发了钻井液流变模式优选软件,可输出各流变模式的流变参数及最优流变模式,并结合实测数据进行了实例分析。     

钻井液流变模式的优选与评价

在现有主要流变模式的常规优选方法及参数确立的基础上,引入非线性回归,利用最小二乘原理,对现有主要流变模式进行回归与参数计算。利用残差平方和、残差方差以及确定系数三个指标来表征回归的效果,得出评价效果不能只简单依靠某一个指标来确定,需要综合不同指标从不同角度进行全面的对比分析,这样才能获得较合理的优选结果。同时经过计算、对比与分析,指出赫巴模式在较宽的适用范围内都能保持不错的回归精度,且参数的意义明确、形式简单、便于应用。     

油基钻井液流变参数影响因素探讨

测试不同油基钻井液体系不同温度下的流变参数,并对其在不同温度下的流变模式进行拟合。实验结果表明,以5号白油为基础油配制的不同油基钻井液体系在4~65℃内都属于赫巴流变模式。采用正交设计和极差分析的方法研究了钻井液各组分对钻井液赫巴模式3参数的影响程度。结果表明,相对于其他因素,油水比对赫巴模式3参数的影响幅度最大,相同测试温度下,油水比越低,体系的动切力越大,流性指数越小,稠度指数越大。油水比对体系动切力的影响幅度随温度增加而降低,对流性指数的影响幅度随温度升高而增加,而对体系稠度系数的影响随温度升高变化不大。温度越高,钻井液体系的动切力和稠度指数越小。     

纳米植物胶钻井液低温流变特性

钻井液的低温流变特性是冻土天然气水合物钻探研究中的关键问题之一。将纳米材料应用于植物胶无固相钻井液体系;并对其低温流变特性进行专门研究具有重要意义。以KL植物胶与瓜尔胶为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,开展了纳米植物胶钻井液低温流变特性研究。首先,通过试验分别获得了两种纳米植物胶钻井液的优化配方。然后,试验绘制其剪切应力-剪切速率变化曲线;并应用回归分析法和最小二乘法,分别采用宾汉模式、冥律模式、卡森模式以及赫-巴模式对植物胶钻井液在不同温度条件下的试验结果进行回归拟合,对其流变模式进行探讨。分析结果表明,冥律模式是描述纳米植物胶钻井液低温流变性能的最佳模式。最后应用该模式对所研究的钻井液进行了低温流变性能表征。     

钻井液流变参数允许调控范围研究与应用

从液-固两相流体动力学基本理论出发,结合钻井液携岩原理及钻井工程需要,探讨了特定工况下钻井液允许流变参数范围的计算方法,建立了钻井液流变参数允许调控范围计算模型,开发了钻井液合理流变参数计算系统软件。计算结果表明,钻井液密度、排量、塑性粘度及泥浆泵缸套缸径中任一项增大都将使钻井液允许的流变参数调控范围变窄,钻井液排量的影响尤其明显。泥浆泵排量是控制流变参数允许调控范围上限的主要因素,而其下限则主要受钻井液密度影响。     

一种优选单位线的新方法

在总结当前推求单位线方法的基础上，提出了一种改进的优化方法－改进最小二乘方法。通过Windows平台下的可视化编程，不需拟定初始单位线和试错，能快速准确地达到单位线的最优适配，并能在计算机上实现自动推求和修改。     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度，对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明，磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能，可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小，动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减，但它的流体性质并未改变。     

超高温钻井液的高温流变性研究

考察了高温高压条件下超高温水基钻井液的流变性能,以实验室研制的超高温钻井液为研究对象,用Fann50SL 型高温高压流变仪对钻井液的流变性能进行了测定,并利用回归分析方法对实验数据进行处理。实验结果表明,高压条件下,超高温钻井液的表观黏度和塑性黏度随温度的升高而降低,210 ℃后黏度随温度升高稍有增大。回归分析表明,高温高压条件下,超高温钻井液流变模式遵循着卡森模式。建立了预测井下高温高压条件下超高温钻井液表观黏度的数学模型。实验数据验证表明,利用该数学模型计算出的数值与实测值吻合度较高,为超高温钻井液的现场应用提供了计算依据。     

有色冶金过程操作模式约简与模式快速匹配研究

提出了一种适合有色冶金过程的操作模式描述,采用偏最小二乘法对操作模式进行约简,降低模式匹配的复杂度,采用聚类的算法将约简的操作模式分为几类,然后采用混合相似度函数,将待匹配的操作模式与各聚类中心进行匹配。找到相应的聚类后,再与该类的各个操作模式进行一一匹配。工业数据仿真表明,提出的方法能节约较多的时间。     

钻井液流变参数的非线性最小二乘估计算法

钻井液流变模式的参数估计问题大多使用线性回归方法求解,然而,线性回归方法改变了测量误差的统计特征,使得所得到的流变参数估计不具有无偏性和方差最小等特点.针对3种非线性流变方程(幂律模式、赫巴模式和卡森模式)的特点,分别提出了非线性最小二乘估计的新算法.该算法不需要人工给定迭代初始值,迭代过程稳定收敛到最小点,不会陷入极小点陷阱,存储需求小,收敛速度很快,所得到的流变参数估计具有拟合残差近似无偏性和方差几乎最小的优良统计特征.大量的实际钻井液算例表明,新方法具有比线性回归方法更小的拟合方差,拟合残差统计特性优于线性回归方法.     

木质素钻井液添加剂

本文系统地综述了以各种植物木质素为主要原料进行改性而得的木质素类钻井液添加剂的研制与应用。     

抗高温高密度油基钻井液体系静态沉降稳定性建模及优化

抗高温高密度油基钻井液可用于复杂地层钻井,利于井壁稳定,可用于钻大位移井、水平井、超深井等,但在高温状态下面临钻井液沉降问题。钻井液的沉降包括静态沉降和动态沉降,过去主要关注钻井过程中钻井液的动态沉降,但由于钻井液具有剪切稀释性,一般静态条件下沉降稳定性较好的钻井液体系在较高剪切速率下仍具备良好的稳定性,主要研究高温状态下油基钻井液体系的静态沉降稳定性。为使体系达到较好的静态沉降稳定性,以往对各类核心处理剂,乳化剂、有机土、重晶石和油水比的加量和配比只做出试探性调整,实验存在一定盲目性,不能确定实验周期。针对上述问题,分析室内和现场密度2.5 g·cm~(-3)柴油基钻井液流变参数与静态沉降密度差的相关性,建立数学函数模型;将模型反馈的流变参数值与实验结合起来,利用模型优化基础实验,调整处理剂加量至相应流变参数值,使体系静态沉降密度差最小;最终得到一组抗温190℃,密度2.5 g·cm~(-3)沉降稳定性好的油基钻井液体系。研究过程具有目的性,体系静态沉降稳定性建模方法和实验模型结合的方法为优化钻井液体系性能提供了一种新思路。     

基于钻井液的无线通信系统模型及其协议研究

分析发现目前国内外关于钻井液信道中数据通信协议及其体系结构的研究较为缺乏,这在一定程度上限制了钻井液通信系统的研究和发展,不能满足钻井工艺提高的要求.而且由于随钻测量系统信道独特的特征,不能直接套用现有的计算机网络通信中的协议及其体系结构.参照了现行的国际标准,根据钻井液信道的特点,设计了三层结构的数据下行通信模型和四...     

浅谈钻井冲洗液在钻探施工中的重要性

介绍了常用钻井冲洗液的类型及适用地层,通过亲自实践总结出钻井冲洗液在钻探施工中的重要性。为今后相关钻探施工工作提供借鉴。     

STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型及参数优化

STS (steel tube slab)管幕工法是一种新型的地铁暗挖支护体系,由于管幕结构的变形机理尚不明确,管间连接参数需要进一步优化,阻碍了STS管幕工法的应用和推广.本文建立STS管幕结构的有限元模型,并结合室内试验验证有限元模型的合理性,系统性研究翼缘板厚度和螺栓直径对管幕结构横向抗弯刚度的影响规律,然后结合SPSS统计分析软件和归一化处理方法得出,螺栓直径和翼缘板厚度的比值在2.0~2.5时STS管幕结构的变形最合理.结合室内试验和有限元分析结果,建立了STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型,并通过室内试验评估了该模型的正确性,计算误差均在20%以内.     

硅酸盐钻井液的室内研究

为了提高大位移井钻井液携砂能力并增强钻井液的抑制性 ,对新开发的硅酸盐钻井液的流变性和抑制性进行室内研究 .抑制性研究采用滚动回收率法和高温高压膨胀法 .实验结果表明 :硅酸盐钻井液的抑制性好 ,切力较高 ,但滤失性能较难控制 ;硅酸盐加量在 1 .5 %～ 3 %较为合适 ,有机处理剂和粘土含量影响钻井液的流变性能 ,KCl加量过多会破坏钻井液性能 .开发的硅酸盐钻井液携砂性能好 ,具有较强的抑制性 ,可应用于大位移井非油层段钻进     

PEM钻井液体系性能评价与应用

北黄海海域LHIV地区油藏为低孔、低渗砂岩储层,油层易受到钻井液伤害.为保护油气层,优选了适用于该油层的低伤害PEM钻井液体系,室内试验表明PEM钻井液体系具有滤失量低、流变性、热稳定性好、具有一定抗污染能力,抑制性好等特点.PEM钻井液体系成功地应用于LHIV18-3-1井钻进,未出现明显井塌、井漏事故,取得了良好的效果.     

共转Oldroyd B流体模型的流变学研究

作者应用宏观理论的共转模型研究了纺丝拉伸过程的流变学，以探讨液晶高分子流体纺丝拉伸的机理。由共转Oldroyd B模型的本构方程导出了应力和拉伸粘度的解析表达式，应用Matlab软件绘制了拉伸粘度随剪切速率、拉伸速率、松弛时间以及推迟时间变化的曲线，并得到这些参数对纺丝拉伸流动流变学性能的影响。     

压力泥浆帽钻井中牺牲流体排量优化的模拟计算

摘要：压力泥浆帽钻井技术是一项解决恶性漏层中存在的又漏又喷问题的有效技术,然而该技术的理论尚不完善,仍然有制约其广泛应用的因素存在,其中牺牲流体的携岩能力不足会导致沉砂卡钻等问题出现,而影响环空井底岩屑浓度的因素主要为钻井液排量、机械钻速和岩屑直径等。本文就压力泥浆帽钻井技术中低密度低粘度的“牺牲流体”携岩能力较弱展开研究,分析了岩屑在“牺牲”钻井液中的沉降速度规律以及摩阻系数,并建立了环空岩屑浓度模型和井底压力模型,利用计算机模拟计算,对实例井进行分析,以井底岩屑含量低于5%为安全标准并且尽量减小井底压力以保证钻井速度最快,优选出防止沉砂卡钻的牺牲流体排量。