一种钻井窄窗口下套管防漏失方法与流程

本发明涉及石油井下施工领域，具体涉及一种钻井窄窗口下套管防漏失方法。

背景技术：

钻井安全密度窗口是指钻井过程中不造成喷、漏、塌、卡等钻井事故，能维持井壁稳定的钻井压力(密度)范围。当井底压力低于地层压力时，地层流体会进入井眼，形成溢流；当井底压力高于破裂压力或漏失压力时，井眼钻井液流入地层，形成井漏，因此在钻井过程中，井底压力应控制在地层压力和破裂压力密度窗口内。

近年来随着对石油天然气勘探开发力度的加大，各种复杂地区的钻井活动日益增多，随着勘探开发不断向深部复杂地层，窄安全密度窗口问题越来越突出，甚至出现零安全密度窗口，即地层压力和漏失压力几乎相同。钻井过程中表现为稍微增加井底压力就会发生井漏，稍微降低井底压力就会发生溢流。

钻井液可能流向地层产生的漏失。这类损失的钻井液通常进入因过大泥浆动态压力诱发的裂缝中，进入预先存在的开口裂缝中或进入地层中被压开的裂缝中。该问题被称为“井漏(lostcirculation)”，钻井液可能漏失到其中的地层可被称为“井漏区”。

井漏是石油钻井工程作业中常见的井下复杂情况之一，是钻井中长期悬而未决的重大难题，对油气勘探、钻井及开发作业造成巨大危害。井漏不仅损失大量的钻井液和堵漏材料，损失钻井时间，延长建井周期，还会影响地质录井工作的正常进行，伤害储集层，可能引起井喷、井塌、卡钻等一系列其他井下复杂情况，也对后续固井施工产生不利影响。

常规下套管作业一般分为2个部分，首先是下入套管到预定深度；其次是固井前钻井液循环，为固井作业做好准备。对于窄安全密度窗口或者曾开展过堵漏作业的井段，其下套管作业主要面临2大风险，首先由于下套管前对漏失层没有很好的堵漏，加之下套管时速度过快，易压漏地层；其次，在固井作业准备阶段，以较大循环排量排出井内沉沙、掉块或油气侵等时，产生的较大循环摩阻也易压漏地层。

在下套管作业中发生的井漏危害更大，不仅作业要求起出套管，下钻处理井眼，正常后再重新下套管等带来的非钻进时间损失；而且，井漏带来环空静夜柱降低，若不及时处理，将导致井塌，卡套管事故，甚至失去整个井眼。

目前，在下套管作业前，大多数窄窗口井下套管速度和钻井液循环排量设计均按照套管处环空返速作为参考依据，采用经验公式以及地层实际承压能力计算，对泥浆性能的计算采用经验公式，评估不完善准确，在下套管过程中会造成漏失现象，影响下套管作业的可靠性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，选定合适性能的泥浆，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，包括以下步骤：

步骤1，根据井眼基础参数计算井眼各个易漏点的套管最大下入速度和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆，所述井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；

步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；

步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业。

本发明的工作原理及有益效果是：根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆；其中，计算套管最大下入速度和固井前最大循环排量考虑了垂直深度下环空钻井液温度，确保下套管前泥浆和固井前泥浆的计算条件和实际使用状态保持一致，使得选定了与井下条件一致的泥浆，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性；同时，如果存在多个易漏点，会考虑到井眼中个易漏点的影响，进一步确保下套管作业的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

所述套管最大下入速度为vmax，满足公式(1)要求：

qi＝1.5*vmax*(dhi²-dp²)/24.5(1)

其中，

井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，同一环空泥浆性能对应的套管被分为一段；相应地，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，li为从地面开始的第i段套管的长度，lloss为易漏地层斜深，单位ft，以及∑hi＝tvdloss，tvdloss为易漏地层的垂深，单位ft，

qi为下套管时，套管li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，

dhi为套管li段处井眼内径，单位inch，

dp为套管外径，单位inch；

泥浆沿环空上返流速qi满足公式(2)要求：

其中，

hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

li为第i段套管的长度，单位ft，

pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi，

泥浆比重ρi满足公式(3)要求：

其中，

ρm1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρo1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的油比重，单位ppg，

ρw1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的水比重，单位ppg，

ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的油比重，单位ppg，

ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的水比重单位ppg，

fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，

fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％；

在下入套管过程中，由于不循环泥浆，各段套管处环空钻井液温度tai与地层温度tformation一致，满足公式(4)要求：

tai＝tformation＝tsur+gg*∑hi(4)

其中，

tsur为地面温度，单位℉，

gg为井眼地温梯度，单位℉/ft，

其中，塑性粘度的计算公式(5)为：

pvi＝pv1*μi/μ1(5)

其中，pvi、μi分别为在实际温度tai和压力pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1分别为在地面测量温度t1和压力p1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1为地面测量值；μi的计算公式(6)为：

μi＝pai*(pai*tai)^a0*10^{(a1+a2*tai+a3*tai*pai+a4*μ1+a5/μ1)}，(6)

a0＝-23.1888,a1＝-0.00148,a2＝-0.9501,a3＝-1.9776e-08,a4＝0.000033416,a5＝14.6767，单位cp,pai＝∑hi*ρi*0.0519，单位psi。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai等参数计算出套管最大下入速度，确保下套管前泥浆性能达到最佳，这样在下套管过程中确保易漏层不会发生事故，的影响，选择最合适的泥浆比重和泥浆塑性粘度，进一步提高下套管作业的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆的步骤具体操作为：

根据拟选的泥浆性能，计算套管最大下入速度，当井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小的vmax大于下入套管要求的最低速度时，即选定拟选的泥浆为下套管前泥浆；否则，调整所述下套管前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv，直到在该泥浆性能条件下，井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小vmax大于下入套管要求的最低速度。

采用上述进一步方案的有益效果是：当井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小vmax小于套管下入要求最低速度时，选定的下套管前泥浆会影响到易漏层的压力，通过调整下套管前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv，确保下套管前泥浆不会影响到易漏层的压力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

所述固井前最大循环排量为v，单位gpm，满足公式(7)要求：

其中，

井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，li为从地面开始的第i段套管的长度，lloss为易漏地层斜深，单位m，

pf为环空循环摩阻，单位psi，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

τi为套管li段处的泥浆动切力，单位lbf/100ft²，

dhi为套管li段处的井眼直径，单位inch，

dp为套管外径，单位inch，

li为第i段套管的长度，单位ft，

环空循环摩阻pf满足公式(8)要求：

pf+∑hi*ρi*0.0519+sbp＝pfrac(8)

其中，

hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，满足：∑hi＝tvdloss，tvdloss为易漏地层的垂深，单位m，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg；

sbp为循环泥浆时的环空地面背压，单位psi，

pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi；

泥浆比重ρi满足公式(3)要求：

其中，

ρm1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρo1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的油比重，单位ppg，

ρw1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的水比重，单位ppg，

ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的油比重，单位ppg，

ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的水比重单位ppg，

fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，

fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％；

在循环泥浆情况下，各垂直深度下环空钻井液温度tai满足公式(9)要求：

其中，

δ＝tt0+b*gg-tsur-γ(11)

无量纲，

其中，

无量纲，

t为循环时间，单位hr；α为地层导温系数，单位ft²/hr，

tsur为地面温度，单位℉，tvd为整个井眼深度，单位ft，w为泥浆质量流量，单位lbm/hr，cfl为钻井液定压比热容，单位btu/lbm-℉，ke为地层导热系数，单位btu/hr-ft-℉，ua为井眼表面传热系数，单位btu/hr-℉-ft²，gg为地层温度梯度，单位℉/ft；ut为钻具表面传热系数，单位btu/hr-℉-ft²；tt0为入口泥浆温度，单位℉；

其中，塑性粘度的计算公式(5)为：

pvi＝pv1*μi/μ1(5)，

其中，pvi、μi分别为在实际温度tai和压力pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1分别为在地面测量温度t1和压力p1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1为地面测量值，μi的计算公式(6)为：

μi＝pai*(pai*tai)^a0*10^{(a1+a2*tai+a3*tai*pai+a4*μ1+a5/μ1)}，(6)

a0＝-23.1888,a1＝-0.00148,a2＝-0.9501,a3＝-1.9776e-08,a4＝0.000033416,a5＝14.6767，单位cp,pai＝∑hi*ρi*0.0519，单位psi。

动切力τi的计算公式(18)为：

τi＝τy0*(b0+b1*tai^-1+b2*tai^-2)/(b0+b1*t1^-1+b2*t1^-2)(18)

其中，τi为实际温度tai下的泥浆动切力，单位lbf/100ft²；τy0为温度t1下的泥浆动切力，地面测量值，单位lbf/100ft²；b0＝-0.186,b1＝145.054,b2＝-3410.322。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai等参数计算出固井前最大循环排量，确保固井前泥浆性能达到最佳，这样在循环过程中确保易漏层不会发生事故，的影响，选择最合适的泥浆比重、泥浆塑性粘度和泥浆动切力，进一步提高下套管作业的可靠性。。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆的步骤具体操作为：

根据拟选的泥浆性能，计算固井前最大循环排量，当井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v大于固井前最低排量时，即选定拟选的泥浆为固井前泥浆；否则，调整所述固井前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv和泥浆动切力τ，或者提升地层承压能力，返回计算固井前最大循环排量步骤，直到井眼各个易漏点的固井前最大循环排量最小v大于固井前最低排量。

采用上述进一步方案的有益效果是：当井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v小于固井前最低排量时，选定的固井前泥浆会影响到易漏层的压力，通过调整固井前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv和泥浆动切力τ，确保固井前泥浆不会影响到易漏层的压力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

当采取提升地层承压能力方案时，提升的地层承压为δp满足公式(19)要求：

δp＝pf'+∑hi*ρi'*0.0519+sbp-pfrac(19)

其中，

pf’为泥浆在第一条件下的环空摩阻，

hi为套管li段的垂直高度，单位ft，

ρi’为套管li段处泥浆在第一条件下比重。

采用上述进一步方案的有益效果是：当提升的地层承压为δp达到要求，在进行循环过程中，易漏层的压力会出于安全可控区间，提高了循环作业的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

所述步骤2的具体操作为：

将下套管前泥浆注入井眼中，分别基于井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小vmax下入套管，实时计算易漏地层第一实际压力值pactual1，当所述易漏地层第一实际压力值pactual1满足公式(20)要求时：

pactual1<pfrac–sm(20)

保持套管下入速度不变，直至将套管下入到预定深度；否则，降低所述套管下入速度；返回计算易漏地层第一实际压力值pactual1步骤；

其中，

pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi，

sm为预设的安全余量，大于0的常数，单位psi，

易漏地层第一实际压力值pactual1满足公式(21)要求：

其中，

将井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，lloss为易漏地层斜深，单位m，

qi为下套管时，套管li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，

dhi为套管li段处井眼内径，单位inch，

hi为套管li段垂直高度，单位ft，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

li为第i段套管的长度，单位ft。

采用上述进一步方案的有益效果是：在下套管过程中，通过实时监控易漏地层实际压力值，并控制套管下入速度，确保易漏地层压力的稳定性；同时，设定预设的安全余量sm，进一步提高可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，

采用固井前泥浆对井眼进行循环作业的具体操作为：

将固井前泥浆注入井眼中，按照设定循环排量进行固井前循环，计算易漏地层第二实际压力值pactual2，当所述易漏地层第二实际压力值pactual2满足公式(22)要求时：

pactual2<pfrac–sm(22)

保持循环排量不变，直至完成固井前循环；否则，降低循环排量，返回计算易漏地层第二实际压力值pactual2步骤；

其中，

设定循环排量不大于井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v，

pfrac为易漏地层的承压能力，

sm为预设的安全余量，大于0的常数，单位psi，

易漏地层第二实际压力值pactual2满足公式(23)要求：

pactual2＝pf+∑hi*ρi*0.0519+sbp(23)

其中，

hi为套管li段垂直高度，单位ft；

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg；

sbp为环空地面背压，单位psi。

采用上述进一步方案的有益效果是：在循环过程中，通过实时监控易漏地层实际压力值，并控制套循环排量，确保易漏地层压力的稳定性；同时，设定预设的安全余量sm，进一步提高可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，当pactual1≥pfrac-sm或pactual2≥pfrac-sm时，发出警示信息。

采用上述进一步方案的有益效果是：当pactual1≥pfrac-sm或pactual2≥pfrac-sm时，易漏地层压力有失控的风险，发出可视化或声音等警示信息，提高了系统操作的便利性。

附图说明

图1是本发明实施例一控制流程图；

图2是本发明实施例二控制流程图；

图3是本发明实施例一井眼施工的示意图；

图4是本发明实施例二井眼施工的示意图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例一控制流程图参见图1。

一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，包括以下步骤：

步骤1，根据井眼基础参数计算井眼各个易漏点的套管最大下入速度和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆，所述井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；

步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；其中，在本步骤中，实时跟踪易漏层处的压力，比对该地层承压能力，第一时间发出超压提醒，避免发生井漏。

步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业；其中，在本步骤中，根据实际泥浆性能实时跟踪易漏层处的压力，比对该地层承压能力，第一时间发出超压提醒，避免发生井漏。

本发明的工作原理及有益效果是：根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆；其中，计算套管最大下入速度和固井前最大循环排量考虑了垂直深度下环空钻井液温度，确保下套管前泥浆和固井前泥浆的计算条件和实际使用状态保持一致，使得选定了与井下条件一致的泥浆，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性；同时，如果井眼中存在多个易漏点，会考虑到井眼中各个易漏点的影响，进一步确保下套管作业的可靠性。

本发明实施例二控制流程图参见图2，

根据井眼基础参数计算套管最大下入速度，其中，井眼基础参数包括：易漏地层承压能力、井眼裸眼段井眼平均直径、地层地温梯度、套管内、外径、接箍外径、接箍长度、井眼轨迹、泥浆信息等。

在下入套管过程中，由于不循环泥浆，各段套管处环空钻井液温度tai与地层温度tformation一致，满足公式(4)要求：

tai＝tformation＝tsur+gg*∑hi(4)

其中，

tsur为地面温度，单位℉，

gg为井眼地温梯度，单位℉/ft，

其中，塑性粘度的计算公式(5)为：

pvi＝pv1*μi/μ1(5)

其中，pvi、μi分别为在实际温度tai和压力pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1分别为在地面测量温度t1和压力p1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1为地面测量值；μi的计算公式(6)为：

μi＝pai*(pai*tai)^a0*10^{(a1+a2*tai+a3*tai*pai+a4*μ1+a5/μ1)}，(6)

a0＝-23.1888,a1＝-0.00148,a2＝-0.9501,a3＝-1.9776e-08,a4＝0.000033416,a5＝14.6767，单位cp,pai＝∑hi*ρi*0.0519，单位psi。

泥浆比重ρi满足公式(3)要求：

其中，

ρm1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρo1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的油比重，单位ppg，

ρw1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的水比重，单位ppg，

ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的油比重，单位ppg，

ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的水比重单位ppg，

fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，

fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％。

计算选定泥浆性能下(参考文献：formulasandcalculationsfordrilling,production,andworkover)，

所述套管最大下入速度为vmax，满足公式(1)要求：

qi＝1.5*vmax*(dhi²-dp²)/24.5(1)

其中，

井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，同一环空泥浆性能对应的套管被分为一段；相应地，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，li为从地面开始的第i段套管的长度，lloss为易漏地层斜深，单位ft，以及∑hi＝tvdloss，tvdloss为易漏地层的垂深，单位ft，

qi为下套管时，套管li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，

dhi为套管li段处井眼内径，单位inch，

dp为套管外径，单位inch；

泥浆沿环空上返流速qi满足公式(2)要求：

其中，

hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

li为第i段套管的长度，单位ft，

pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi。

然后根据拟选的泥浆性能，计算套管最大下入速度，当井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小的vmax大于下入套管要求的最低速度时，即选定拟选的泥浆为下套管前泥浆；否则，调整所述下套管前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv，直到在该泥浆性能条件下，井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小vmax大于下入套管要求的最低速度。

根据井眼基础参数计算固井前最大循环排量，其中，井眼基础参数包括：易漏地层承压能力、井眼裸眼段井眼平均直径、地层地温梯度、套管内、外径、接箍外径、接箍长度、井眼轨迹、泥浆信息等。

在计算固井前最大循环排量时，计算垂直深度下环空钻井液温度tai，由于循环时间较短，选用neumann模型(参考文献newanalyticalsolutionsofwellborefluidtemperatureprofilesduringdrilling,circulating,andcementingoperations)，

在循环泥浆情况下，各垂直深度下环空钻井液温度tai满足公式(9)要求：

其中，

δ＝tt0+b*gg-tsur-γ(11)

无量纲，

其中，

无量纲，

t为循环时间，单位hr；α为地层导温系数，单位ft²/hr，

tsur为地面温度，单位℉，tvd为整个井眼深度，单位ft，w为泥浆质量流量，单位lbm/hr，cfl为钻井液定压比热容，单位btu/lbm-℉，ke为地层导热系数，单位btu/hr-ft-℉，ua为井眼表面传热系数，单位btu/hr-℉-ft²，gg为地层温度梯度，单位℉/ft；ut为钻具表面传热系数，单位btu/hr-℉-ft²；tt0为入口泥浆温度，单位℉。

其中，泥浆性能的计算采用hoberrock模型，计算各温度下油基泥浆的比重，

泥浆比重ρi满足公式(3)要求：

其中，

ρm1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρo1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的油比重，单位ppg，

ρw1为在参考温度t1和参考压力p1条件下的水比重，单位ppg，

ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的泥浆比重，单位ppg，

ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的油比重，单位ppg，

ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度tai和各垂直深度下环空钻井液压力pai条件下的水比重单位ppg，

fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，

fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％。

然后，采用politte模型，计算各温度下油基泥浆的塑性粘度和动切力，

其中，塑性粘度的计算公式(5)为：

pvi＝pv1*μi/μ1(5)，

其中，pvi、μi分别为在实际温度tai和压力pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1分别为在地面测量温度t1和压力p1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；pv1、μ1为地面测量值，μi的计算公式(6)为：

μi＝pai*(pai*tai)^a0*10^{(a1+a2*tai+a3*tai*pai+a4*μ1+a5/μ1)}，(6)

a0＝-23.1888,a1＝-0.00148,a2＝-0.9501,a3＝-1.9776e-08,a4＝0.000033416,a5＝14.6767，单位cp,pai＝∑hi*ρi*0.0519，单位psi。

动切力τi的计算公式(18)为：

τi＝τy0*(b0+b1*tai^-1+b2*tai^-2)/(b0+b1*t1^-1+b2*t1^-2)(18)

其中，τi为实际温度tai下的泥浆动切力，单位lbf/100ft²；τy0为温度t1下的泥浆动切力，地面测量值，单位lbf/100ft²；b0＝-0.186,b1＝145.054,b2＝-3410.322。

所述固井前最大循环排量为v(参考文献applicationofarealtimemuddensityandrheologymonitoringsystemtoenhancedrillinginhighpressurehightemperaturegaswellswithmpdsystems)，

所述固井前最大循环排量为v，单位gpm，满足公式(7)要求：

其中，

井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，li为从地面开始的第i段套管的长度，lloss为易漏地层斜深，单位m，

pf为环空循环摩阻，单位psi，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

τi为套管li段处的泥浆动切力，单位lbf/100ft²，

dhi为套管li段处的井眼直径，单位inch，

dp为套管外径，单位inch，

li为第i段套管的长度，单位ft，

环空循环摩阻pf满足公式(8)要求：

pf+∑hi*ρi*0.0519+sbp＝pfrac(8)

其中，

hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，满足：∑hi＝tvdloss，tvdloss为易漏地层的垂深，单位m，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg；

sbp为循环泥浆时的环空地面背压，单位psi，

pfrac为易漏地层的承压能力。

当井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v大于固井前最低排量时，即选定拟选的泥浆为固井前泥浆；否则，调整所述固井前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度pv和泥浆动切力τ，或者提升地层承压能力，返回计算固井前最大循环排量步骤，直到井眼各个易漏点的固井前最大循环排量最小v大于固井前最低排量。

当采取提升地层承压能力方案时，提升的地层承压为δp满足公式(19)要求：

δp＝pf'+∑hi*ρi'*0.0519+sbp-pfrac(19)

其中，

pf’为泥浆在第一条件下的环空摩阻，

hi为套管li段的垂直高度，单位ft，

ρi’为套管li段处泥浆在第一条件下比重。

其中，第一条件是指最优可实现泥浆性能条件，在实际应用中，泥浆的性能优化是根据实际条件进行调整，在实际条件中，可达到最优的泥浆性能。

然后执行下套管作业。

将下套管前泥浆注入井眼中，分别基于井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小vmax下入套管，实时计算易漏地层第一实际压力值pactual1，当所述易漏地层第一实际压力值pactual1满足公式(20)要求时：

pactual1<pfrac–sm(20)

保持套管下入速度不变，直至将套管下入到预定深度；否则，降低所述套管下入速度；返回计算易漏地层第一实际压力值pactual1步骤；

其中，

pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi，

sm为预设的安全余量，大于0的常数，单位psi，

易漏地层第一实际压力值pactual1满足公式(21)要求：

其中，

将井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度pv进行分段，从地面到易漏地层井段内，在li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为pvi，井眼内径为dhi，垂直高度为hi；并满足：∑li＝lloss，i为正整数，lloss为易漏地层斜深，单位m，

qi为下套管时，套管li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，

dhi为套管li段处井眼内径，单位inch，

hi为套管li段垂直高度，单位ft，

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg，

pvi为套管li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，

li为第i段套管的长度，单位ft。

当套管下入到预定深度后，进行固井前循环作业。

将固井前泥浆注入井眼中，按照设定循环排量进行固井前循环，计算易漏地层第二实际压力值pactual2，当所述易漏地层第二实际压力值pactual2满足公式(22)要求时：

pactual2<pfrac–sm(22)

保持循环排量不变，直至完成固井前循环；否则，降低循环排量，返回计算易漏地层第二实际压力值pactual2步骤；

其中，

设定循环排量不大于井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v，

pfrac为易漏地层的承压能力，

sm为预设的安全余量，大于0的常数，单位psi，

易漏地层第二实际压力值pactual2满足公式(23)要求：

pactual2＝pf+∑hi*ρi*0.0519+sbp(23)

其中，

hi为套管li段垂直高度，单位ft；

ρi为套管li段处的泥浆比重，单位ppg；

sbp为环空地面背压，单位psi。

在上述执行下套管作业过程中和执行固井前循环作业过程中，当pactual1≥pfrac-sm或pactual2≥pfrac-sm时，发出警示信息。其中的警示信息可以是声光报警等。如果是在系统自动控制泥浆泵的条件下，在发送声光报警的同时，自动按照计划差值降低泥浆泵的排量。

以某气井下139.7mm套管为例，进行简要说明：

如图3所示，在本具体实施例中存在一个易漏点，tvdloss为易漏地层的垂深为：2800m，由于该井为直井，lloss为易漏地层斜深为：2800m，整个井眼的深度为3000m，即套管下入深度为3000m。同一环空泥浆性能对应的套管被分为一段，li为从地面开始的第i段套管的长度，hi为井眼在li长度套管段内井眼的垂直高度，从图中可知，井口的第一段为l1，l1和h1与地面垂直的，所以，l1＝h1。在井眼的下段，为弯曲部分，如图所示，li大于hi。

1.收集有关地层和作业参数，包括井径测井数据(井径225mm)、套管管串数据(下入深度3000m)、井深结构(直井，上开套管鞋深度2040m，上开套管内径220.52mm，本开钻头直径215.9mm)、易漏地层破裂压力(在2800m，堵漏后，测试的最大承压能力为61.5mpa)、设计的下套管作业用油基泥浆性能(比重2.18sg，在49℃情况下，pv70mpa·s，yp12pa，油水比91：9)、井底温度(113.2℃，地面温度为30℃，温度梯度0.03℃/m)、固井前最低循环排量为1800l/min，由于只有一个易漏点，易漏点的固井前最大循环排量中最小v为1800l/min。

2.根据步骤1，计算套管最大下入速度。首先，在下入套管期间，由于循环时间较短，井眼温度分布与地层温度分布相同，通过公式(4)，计算各段泥浆温度；其次，通过公式(3)和公式(5)，计算在上述温度和静液柱压力的条件下，各段泥浆的比重和pv；最后，联合使用公式(1)和公式(2)，在设计泥浆性能条件下，计算出vmax＝2.2m/s，由于只有一个易漏点，所以易漏点的套管最大下入速度中最小的vmax＝2.2m/s，即在下入套管过程中，套管底端到达2800m之后，需控制套管下入速度不超过2.2m/s。由于该速度远大于下套管的一般速度要求(通常为0.4m/s)，因此下套管泥浆性能不需优化。

3.根据步骤1，计算固井前最大循环排量。首先，在循环一周的假设下，使用公式(9)计算环空的温度分布；其次，在上述温度和静液柱压力条件下，通过公式(3)、公式(5)和公式(18)，计算温度影响下的泥浆的比重、pv和yp(即μtp)；然后，使用公式(7)和公式(8)，计算出在设计泥浆性能条件下，固井前最大排量为850l/min，低于固井前排量要求(1800l/min)。需调整泥浆性能，按照上述方式，尝试不同的泥浆性能，重新计算固井前最大排量。多次验算后，为达到1800l/min的固井前循环排量，在考虑0.12mpa的安全余量下，固井前泥浆性能需调整为密度2.17sg，pv≤60mpa·s，yp≤9pa。

4.虽然下套管泥浆性能与固井前泥浆性能差异较大，考虑到下入套管期间的溢流风险，在下入套管时，使用原设计的泥浆，在固井前循环时顶替为3中的新泥浆。

5.根据步骤2，下入套管作业。由于套管下入最大速度为2.2m/s，远大于常规套管下入速度，因此使用实际的下套管速度，实时实时跟踪易漏地层第一实际压力值(2800m)，整个下入套管作业过程中，该压力远低于易漏地层的承压能力，未发生漏失。

6.根据步骤3，采用现场实测的泥浆性能(泥浆比重2.17sg，pv60mpa·s，yp10pa)，并每半小时更新一次，根据步骤1复核了固井前最大排量1800l/min，安全余量为0.06mpa。由于安全余量较低，循环时，小排量开泵，顶通排量不超过600l/min，密切关注返出，根据循环泵压，提升排量到1800l/min，同时将易漏地层处的压力报警值设置在61.4mpa(含0.1mpa安全余量)。按计划循环钻井液3周，彻底清洁净化井眼，并实时跟踪易漏地层第二实际压力值，未发生可见漏失现象，顺利完成整个下套管作业，为固井做好准备。

图4的实施例二中，井眼为非直井，其计算的方法与实施例一中的方法一样，只是垂直高度h和套管长度l数字在非直井段不一致。

在具体实施例中，如果井眼存在多个易漏点，分别重复计算各个易漏点的套管最大下入速度vmax和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量v，然后分别根据井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小的vmax和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量中最小v来选定下套管前泥浆和选定固井前泥浆。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。