钻井液的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钻井技术领域，具体地说，涉及一种钻井液的控制方法。
【背景技术】
[0002] 钻井液常被称为钻井的血液，钻井液作为钻井过程中的循环冲洗介质，起着非常 重要的作用，是影响钻井成功与否及钻井速度的重要因素之一。钻井液的主要作用之一就 是携带岩屑，在钻进过程中，井底和井内的岩屑能否被钻井液及时、有效的携带至地面，是 能否安全、快速钻进的首要问题。如果岩屑不能及时清离井底，就必然会产生重复破碎，会 降低机械碎岩的效率，也降低了机械钻速，还有可能造成下钻困难、下钻不到位W及卡钻等 井下复杂情况。
[0003] 在钻井过程中，影响岩屑携带的主要因素有钻井液的排量和钻井液的流变性等。 目前，钻井液的排量大小和流变性，通常是根据工作人员的经验来选取、控制，而且为了提 高岩屑的携带效率，一味增加钻井液的排量，造成钻井液的浪费，增加了钻井成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种钻井液的控制方法，W解决现有技术中容易造成钻井 液的浪费的问题。
[0005] 本发明提供一种钻井液的控制方法，包括：
[0006] 步骤1，获取钻井液当前的流型指数和稠度系数；
[0007] 步骤2,判断在当前的流型指数和稠度系数的情况下，是否存在可用的钻井液的排 量值，如果不存在则进行步骤3,如果存在则进行步骤4 ;
[0008] 步骤3,向钻井液中加入助剂，W调节钻井液的流型指数和稠度系数，并返回步骤 1 ;
[0009] 步骤4,选取可用的钻井液的排量值。
[0010] 在所述步骤2中：
[0011] 根据当前的流型指数和稠度系数，获得钻井液的排量值的一个或多个下限值，W 及钻井液的排量值的一个或多个上限值；
[0012] 判断是否存在某一可用的排量值，该可用的排量值大于等于所有所述下限值，且 小于等于所有所述上限值。
[0013] 优选的，所述一个或多个下限值包括，有效携带岩屑的最小排量、冲刷井壁所需的 最小排量、冷却钻头所需的最小排量中的一个或多个。
[0014] 其中，所述有效携带岩屑的最小排量为，使岩屑的携带比的比值在0.5W上的最 小排量。
[0015] 优选的，所述一个或多个上限值包括，防止水力冲蚀的最大排量、防止压漏地层的 最大排量、井段所能提供的最大排量中的一个或多个。
[0016] 进一步，在所述步骤1中：
[0017] 利用旋转粘度计测量钻井液，记录所述旋转粘度计的转速和扭转角度；
[0018] 根据所述旋转粘度计的转速和扭转角度，计算钻井液当前的流型指数和稠度系 数。
[0019] 优选的，所述助剂为提切剂或降粘剂。
[0020] 其中，提切剂为聚丙帰醜胺钟盐（KPAM)或生物聚合物狂C);降粘剂为礙化褐煤 (SMC)或礙化单宁（SMT)。
[0021] 本发明带来了W下有益效果；本发明提供的钻井液控制方法中，先获取钻井液当 前的流型指数和稠度系数，然后综合多种因素，判断钻井液在当前的流型指数和稠度系数 的情况下，是否存在可用的排量值。如果不存在，则通过加入助剂调节取钻井液的流型指数 和稠度系数，再重新进行判断。如此反复，直至将钻井液的流型指数和稠度系数调节到，能 够存在可用的排量值。然后，选取可用的排量值，并W该排量值使用钻井液。
[0022] 本发明提供的钻井液的控制方法中，可W先综合岩屑的携带效率、压耗、保持井眼 大小等因素，对钻井液的流型指数和稠度系数进行一次或多次调节、判断，再选取可用的钻 井液的排量，从而能够有效减少钻井液的浪费，提高钻井液的使用效率，降低钻井成本。
[0023] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0025] 图1是本发明实施例一提供的钻井液的控制方法的流程图；
[0026] 图2是本发明实施例二提供的钻井液的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0028] 连施例一:
[0029] 本发明实施例提供一种钻井液的控制方法，可用于对钻井现场的钻井液进行控 巧[J。如图1所示，该控制方法包括：
[0030] Sl;获取钻井液当前的流型指数n和稠度系数K。
[003。S2 ;判断在当前的n和K的情况下，是否存在可用的钻井液的排量值，如果不存在 则进行步骤S3,如果存在则进行步骤S4。
[003引S3 ;向钻井液中加入助剂，W调节钻井液的n和K，并返回步骤Sl。
[0033] S4;选取可用的钻井液的排量值。
[0034] 本发明实施例提供的钻井液控制方法中，先获取钻井液当前的流型指数n和稠度 系数K，然后综合多种因素，判断钻井液在当前的n和K的情况下，是否存在可用的排量值。 如果不存在，则通过加入助剂调节取钻井液的n和K，再重新进行判断。如此反复，直至将钻 井液的n和K调节到，能够存在可用的排量值。然后，选取可用的排量值，并W该排量值使 用钻井液。
[0035] 本发明实施例提供的钻井液的控制方法中，可W先综合岩屑的携带效率、压耗、保 持井眼大小等因素，对钻井液的流型指数n和稠度系数K进行一次或多次调节、判断，再选 取可用的钻井液的排量，从而能够有效减少钻井液的浪费，提高钻井液的使用效率，降低钻 井成本。
[0036] 连施例二:
[0037] 如图2所示，本实施例提供的钻井液的控制方法包括：
[003引 Sl;获取钻井液当前的流型指数n和稠度系数K。具体可包括：
[0039] Sll;取少量钻井液的样本，利用旋转粘度计对钻井液样本进行测量，记录旋转粘 度计的转速。和扭转角度0的一组读数。
[0040]S12 ;根据旋转粘度计的O和0，计算钻井液当前的流型指数n和稠度系数K。
[0041] S2 ;判断在当前的n和K的情况下，是否存在可用的钻井液的排量值，如果不存在 则进行步骤S3,如果存在则进行步骤S4。具体可包括：
[004引 S21 ;根据当前的n和K，获得钻井液的排量值的一个或多个下限值，W及钻井液的 排量值的一个或多个上限值。
[0043] 本实施例中，可利用n和K，W及当前的其他参数，通过计算获得钻井液的排量值 的一个或多个下限值，W及钻井液的排量值的一个或多个上限值。
[0044] 其中，钻井液的排量值的一个或多个下限值包括；有效携带岩屑的最小排量Qi、冲 刷井壁所需的最小排量92、冷却钻头所需的最小排量中的一个或多个。
[0045] 钻井液的排量值的一个或多个上限值包括：防止水力冲蚀的最大排量94、防止压 漏地层的最大排量Qe、井段所能提供的最大排量Qe中的一个或多个。
[0046] S22 ;判断是否存在某一可用的排量值Q，该可用的排量值Q大于等于所有下限值， 且小于等于所有上限值。
[0047] 例如，钻井液的排量值的下限值包括上述的91、92、〇3，钻井液的排量值的上限值包 括上述的Qa為、Qe,则可用的排量值Q应当大于等于〇1、〇2為中的最大值，并且小于等于〇4、 Qs、Qe中的最小值。也就是满足W下限制公式：
[004引傅，02, 03)max《Q《怕4, 0日，Qe)min
[004引 S3 ;如果Qi、02、中的最大值大于04、05、Qe中的最小值，就不存在满足上式的排 量值Q，则向钻井液中加入助剂，W调节钻井液的n和K，并返回步骤Sl。
[0050] 其中，助剂可W为KPAM、XC等提切剂，或者为SMC、SMT等降粘剂。
[005。S4 ;如果Qi、02、中的最大值小于04、05、Qe中的最小值，就存在满足上式的排量 值Q，则从可W从Qi、02、中的最大值与04、05、Qe中的最小值之间的范围内，选取一个可用 的钻井液的排量值Q，并W该排量值Q使用钻井液。
[005引上述步骤S21中，Qi、02、03、04、05、Qe的具体计算方法如下：
[0053] ①Qi有效携带岩屑的最小排量化/s)的计算：
[0054] 井底和井下的岩屑被钻井液携带出井眼，岩屑向上运动的速度取决于，钻井液的 上返速度与岩屑在钻井液中的沉降速度之差，即：
[00 巧]Vp=Vf-Vs
[005引式中，Vp为岩屑的净上升速度（m/s)，Vf为钻井液的上升速度（m/s)，V,为岩屑在 钻井液中的沉降速度（m/s)。
[0057] 将上式的两边同除WVf,可得：
[0058] Vp/Vf = I-Vs/Vf
[0059] 其中，Vp/Vf通常被称为携带比，表示岩屑的携带效率。显然，提高携带比的途径是： 提高钻井液的上返速度，降低岩屑的沉降速度。如果考虑综合成本，钻井液的上返速度不可 大幅度提高。因此，如何尽量降低岩屑在钻井液中的沉降速度成为关键。研究表明，岩屑在 钻井液中的沉降速度与岩屑尺寸、岩屑密度、钻井液密度和流态，W及钻井液的有效粘度有 关。
[0060] 岩屑在钻井液中的沉降速度可用如下公式计算：
[0062]式中，Vg为岩屑在钻井液中的沉降速度（m/s)，U。为钻井液的有效粘度（C巧，Dd 为岩屑的当量直径（mm)，Pm为钻井液密度（kg/m3)，Pd为岩屑密度（kg/m3)。
[0063] 在井眼的环空中，幕律流体（钻井液）的有效粘度的计算公式为：
[006引式中，U。为钻井液的有效粘度（C巧，K为稠度系数任a's")，!!为流型指数（无因 次），Vg为岩屑沉降速度（m/s)，Dd为岩屑的当量直径（mm)。
[0066] 将有效粘度的表达式代入沉降速度公式中，可W得到关于沉降速度vj勺方程：
[0068]根据上述方程可W通过迭代解出岩屑沉降速度VgD
[0069] 通常认为，携带比在0.5 W上才能有效的携带岩屑、净化井眼，根据携带比Vp/ Vf> 0. 5可W得出，钻井液的最小环空返速的临界输送速度为：