CN105370238A - 一种调堵球密度与直径的选取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种调堵球密度与直径的选取方法及装置。本申请实施例通过对调堵球处于油管内、套管内、炮眼处等阶段受力及运动状态系统的分析与计算，并充分考虑温度及注入水密度等参数的影响，计算出调堵球最小临界密度、最大临界密度、最大临界直径和最小临界直径，从而选取所述调堵球的密度和直径。本申请实施例中调堵球的密度与直径选取合理，符合实际需求，为投球选注工艺的成功实施提供了技术支持。

Description

一种调堵球密度与直径的选取方法及装置

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种调堵球密度与直径的选取方法及装置。

背景技术

目前，在一些特殊注水井中，如套管损坏，套变严重，大井斜角等，分注工具无法正常下入，导致无法机械分层；另外在一些巨厚油层油藏中，薄互油层交替分布，机械分层受工具尺寸及作业精度限制，无法做到细致分层，随着注水周期的延长，层间矛盾日益突出。投球选注工艺是目前解决层间矛盾，提升石油开采的一种有效措施。投球选注工艺是选取合适密度与直径的调堵球，然后通过调堵球在井下随水流自由分配，选择性封堵高渗层对应炮眼，从而达到调节吸水剖面的目的。

在现有投球选注工艺中，调堵球密度一般按照地面温度下注入流体密度接近的方法进行选取，选择范围一般为0.999-1.098g/cm³，调堵球直径一般选取比炮眼直径大2mm，即根据常见射孔炮眼8、10、12mm从而选取10、12、14mm直径的调堵球。现有的调堵球密度和直径的选取是一种直观的经验判断的方法，容易造成调堵球密度、直径选取范围不合理，从而影响调堵球对高渗层炮眼的封堵效果，进而造成不能有效的调节吸水剖面。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种调堵球密度与直径的选取方法及装置，选取合适密度和直径的调堵球，从而为投球选注工艺的成功实施提供技术支持。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种调堵球密度与直径的选取方法，包括以下步骤：

根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径；

根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述调堵球滑脱速度的计算模型为：

$V_s=0.1604\frac{d_s{({\mathrm{\ρ}}_s-{\mathrm{\ρ}}_f)}^{0.7}}{{({\mathrm{\ρ}}_f\×\mathrm{\μ})}^{0.35}}$

其中，V_s为调堵球滑脱速度，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度，μ为注入流体的粘度。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述注入流体在井筒轴向方向上的速度包括所述注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口进入套管段流速。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，包括：

计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力；

根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述选取调堵球的密度和直径是在已有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取。

另一方面，本申请实施例还提供了调堵球密度与直径的选取装置，包括：

滑脱速度模型计算单元，用于根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

最小临界密度获取单元，用于计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

最大临界密度获取单元，用于获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下所述注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

最大临界直径获取单元，用于计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径；

最小临界直径获取单元，用于根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

调堵球密度和直径选取单元，用于根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所述调堵球的滑脱速度计算模型为：

$V_s=0.1604\frac{d_s{({\mathrm{\ρ}}_s-{\mathrm{\ρ}}_f)}^{0.7}}{{({\mathrm{\ρ}}_f\×\mathrm{\μ})}^{0.35}}$

其中，V_s为调堵球滑脱速度，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度，μ为流体的粘度。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所所述注入流体在井筒轴向方向上的速度包括所述注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口进入套管段流速。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，包括：

计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力；

根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所述选取调堵球的密度和直径是在已有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取。

本申请实施例通过对调堵球处于油管内、套管内、炮眼处等阶段受力及运动状态系统的分析与计算，并充分考虑温度及注入水密度等参数的影响，计算出调堵球最小临界密度、最大临界密度、最大临界直径和最小临界直径，进而再根据所述计算的临界密度和临界直径选取调堵球的密度和直径。与现有技术相比，本申请实施例对调堵球在投球过程中运动状态及受力情况进行了系统的分析，调堵球的密度与直径选取合理，符合实际需求，为投球选注工艺的成功实施提供了技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法流程图；

图2是本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置结构框图；

图3是本申请一实施例调堵球在油管运动的受力示意图；

图4是本申请一实施例调堵球在炮眼处受力示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1所示，本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，包括以下步骤：

S1、根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和。

具体的，本申请实施例中调堵球在注入流体中滑脱速度计算方法，可以采用大颗粒固-液两项流动基本理论，其中本申请实施例中注入流体可以是液体水。如图3所示为，调堵球运动过程中，起主要作用的3种力包括：一种垂直向下为调堵球的重力W，一种是水对调堵球产生的浮力T，以及水流向下运动时对调堵球产生的阻力F。当T>W+F时，小球表现为持续上浮，这种情况下小球漂浮于井口，无法携带于井底，当T<W+F时，小球随水流向井下运动，力之间的差值越大速度越快。其中：

重力W：

$W=\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d}_s^3{\mathrm{\&rho;}}_{s}g$

浮力T：

$T=\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d}_s^3{\mathrm{\&rho;}}_{f}g$

由水流作用而产生的作用于球的阻力F：

$F={\mathrm{\&phi;\&rho;}}_s{d}_s^2{V}_s^2$

式中：ρ_s，ρ_f分别为调堵球及流体的密度，d_s为调堵球的直径，Vs调堵球的滑脱速度；为无量纲阻力系数，它是雷诺数的函数，主要取决于试验修正。

由牛顿第二定律：

$W-T-F=m\&times;\frac{{\mathrm{dV}}_s}{d_t}$

式中：m为球的质量；为小球加速度。

将式W、T及式F代入牛顿第二定律式中得

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d}_s^3({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)g-{\mathrm{\&phi;\&rho;}}_f{d}_s^2{V}_s^2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d}_s^3{\mathrm{\&rho;}}_s\frac{{\mathrm{dV}}_s}{dt}$

两边各除以质量后得

$\frac{{\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f}{{\mathrm{\&rho;}}_s}g-\frac{6{\mathrm{\&phi;\&rho;}}_f{V}_s^2}{{\mathrm{\&pi;d}}_s{\mathrm{\&rho;}}_s}=\frac{{\mathrm{dV}}_s}{dt}$

当调堵球处于临界受力条件，即调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和时，小球的阻力加速度等于滑脱加速度，此时可以求得滑脱速度，即：

$\frac{{\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f}{{\mathrm{\&rho;}}_s}g=\frac{6{\mathrm{\&phi;\&rho;}}_f{V}_s^2}{{\mathrm{\&pi;d}}_s{\mathrm{\&rho;}}_s}$

可以求得滑脱速度基本计算模型：

$V_s=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&pi;d}}_s({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)}{6{\mathrm{\&phi;\&rho;}}_f}g}$

本申请实施例中通过多年研究，发现滑脱速度与流体密度、流体粘度、调堵球密度及调堵球直径有关，因此对滑脱速度计算模型进行修正，得出经验公式为：

$V_s=0.1604\frac{d_s{({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)}^{0.7}}{{({\mathrm{\&rho;}}_f\&times;\mathrm{\&mu;})}^{0.35}}$

式中：μ为流体的粘度。

S2、计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度。

具体的，本申请实施例可以采用流体力学与水力学基本理论，计算投球过程中注入流体在井筒方向上的速度，即注入流体的井口流速V₁，喇叭口流速V₂和注入流体从喇叭口进入套管段流速V₃，如图3所示，井口处为1-1断面，喇叭口处为2-2断面，喇叭口进入套管处为3-3断面，计算方程如下：

由连续性方程有： $\left\{\begin{array}{c}{Q}_1=Q_2=Q_3\\ V_1{A}_1=V_2{A}_2=V_3{A}_3\end{array}\right.$

其中，Q₁，Q₂，Q₃分别为注入流体在1-1，2-2，3-3断面处的流量，A₁，A₂，A₃分别为1-1，2-2，3-3断面的横截面积。

由伯努利方程有： $Z_1+\frac{P_1}{\mathrm{\&rho;}g}+\frac{V_1^2}{2g}=Z_2+\frac{P_2}{\mathrm{\&rho;}g}+\frac{V_2^2}{2g}+h_f$

其中，Z₁，Z₂井深，P₁，P₂表示对应井深为Z₁，Z₂时的压强，ρ表示注入流体的密度，h_f表示摩擦阻力造成的水头损失。

由达西定律有： $\left\{\begin{array}{c}{h}_f=\mathrm{\&lambda;}\frac{L}{D}\frac{V^2}{2g}\\ \mathrm{\&lambda;}=\mathrm{\&lambda;}(R_e,\frac{\mathrm{\&Delta;}}{D})\\ R_e=\frac{\mathrm{\&rho;}Dv}{\mathrm{\&mu;}}\end{array}\right.$

其中，h_f表示摩擦阻力造成的水头损失，λ表示沿程阻力系数，D表示管径，L表示井深，v表示管内流体速度，Re表示雷诺系数，Δ表示管壁粗糙度，ρ表示注入流体的密度，μ表示流体粘度。

联立以上方程，带入边界条件Z＝0，V＝V₁

由此由伯努利方程求出喇叭口处流速V₂；由连续性方程求出注入流体从喇叭口进入套管段流速V₃。

本申请实施例中，注入介质及注入排量一定，油管及套管内径、下入深度等井深结构参数一定，期间可控的参数为调堵球密度。

本申请实施例中，密度选取的第一个判别条件为：整个投球过程中要保证注入流体在井筒方向上的速度都要大于调堵球的滑脱速度，如此才能保证调堵球能够被携带到井下。即投球过程中注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口刚进入套管段流速都大于所述调堵球的滑脱速度：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_1>V_s\\ V_2>V_s\\ V_3>V_s\end{array}\right.$

将所述滑脱速度计算公式代入上式

联立得出ρ_s>ρ₁，ρ₁即为调堵球最小临界密度，其中ρ₁为与调堵球直径相关的函数。

S3、获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度。

本申请实施例密度选取的第二个判别条件为：在停注后要求调堵球漂浮或悬浮，不沉入口袋造成失效。此时调堵球所受重力W要小于浮力T，即

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d_s}^3{\mathrm{\&rho;}}_{s}g<\frac{\mathrm{\&pi;}}{6}{d_s}^3{\mathrm{\&rho;}}_{2}g$

其中，ρ₂为井底温度下注入流体的密度(测井测试得出数据)。由此得出井底温度下注入流体的密度大于调堵球的密度，即调堵球最大临界密度为ρ₂。

由此得出调堵球密度ρ_s取值范围：ρ₁<ρ_s<ρ₂

本申请实施例中，调堵球密度的选取与流体密度、流体粘度、温度等相关参数，因此针对不同注水井需要选取不同密度的调堵球，这与现有的调堵球仅仅按照地面温度注入水密度接近的方法选取相比较，本申请实施例通过理论计算分析可以选出合适密度的调堵球，从而有利于投球选注工艺的成功实施。

S4、计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径。本申请实施例中所述所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，具体包括：

(1)计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力F_x与竖直方向所受合力F_y。

X方向所受合力F_x主要包括炮眼吸水引起的冲击力F_x1和调堵球前后的压差力F_x2，即：

F_x＝F_x1+F_x2

其中

F_x1＝Σρ_iQ_iV_i

$V_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{Q_i}{A_i}=\frac{Q_i}{{\mathrm{\&pi;r}}^2\&times;L\&times;n}$

式中，ρ_i为流体密度，Q_i为第i层单个炮眼吸水量，V_i为炮眼流量，A_i为第i层单个炮眼面积，r为炮眼半径(m)，L为层厚，n为炮眼孔密；

F_x2＝ΔPA

式中，ΔP为单层开启压力；A为单个炮眼面积(m²)。

Y方向力包括注入液粘度产生的摩擦力F_y1、注入液流动产生的冲刷力F_y2和调堵球浮重产生的力F_y3，即

F_y＝F_y1+F_y2+F_y3

其中

$F_{y1}=\mathrm{\&mu;}\frac{vA}{y}$

式中：μ为流体粘度，v为水流速度，A为受力面积(球表面积/2)，y为调堵球的直径与调堵球嵌入炮眼内的直径之差。

F_y2＝ρAν²

$v=\frac{\mathrm{\&Delta;}P}{4\mathrm{\&mu;}L}(R^2-r^2)$

式中，ρ为流体密度，A为受力面积(球露出炮眼外水平向截面积)，ν为球中点外水流速度(v计算方法按粘性流体运动微分方程推导)，R为套管半径，r为球中点到井筒轴线的距离，μ为流体粘度，L为层厚，ΔP为当前吸水层前后压差。

$F_{y3}=W-T=\frac{{\mathrm{\&pi;d}}_s^3}{6}({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)g$

式中，W为调堵球重力，T为调堵球浮力，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度。

(2)根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力F_x与竖直方向所受合力F_y计算所述调堵球受力夹角θ_f。具体的

${\mathrm{tan\&theta;}}_f=\frac{F_y}{F_x};$

本申请实施例对调堵球在炮眼处进行稳定性分析，如图4所示，可以根据静力学刚体平衡条件，受力夹角小于调堵球在稳定状态的临界角时，即θ_f＜θ时，调堵球处于稳定状态，从而得出调堵球稳定条件下边界最大临界直径d₂，其中最大临界直径d₂为与调堵球密度相关的函数。

式中，r为炮眼半径，R为调堵球半径。

S5、根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径。

为达到封堵炮眼达到调整吸水剖面的目的，调堵球不能嵌入炮眼中，因此得出调堵球要大于炮眼直径d₁，即调堵球最小临界直径为d₁。

由此根据调堵球最大临界直径d₂和最小临界直径d₁得出调堵球直径ds范围：d₁<d_s<d₂

现有调堵球直径选取只需要比炮眼直径大2mm，在本申请实施例中，通过计算，综合考虑注入排量、调堵球密度与注入水密度关系等参数，得出针对不同炮眼，需要选取的调堵球直径也是不同，更正了现有的直径选取方法。

S6、根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

本申请实施例根据现有的炮眼直径(一般为8mm、10mm、12mm、14mm)以及计算的调堵球最小临界密度和最大临界密度以及所述调堵球最大临界直径和最小临界直径，得出针对不同注水井，调堵球的密度正确的选取范围在0.985-0.9945g/cm³区间，调堵球直径在10mm-20mm区间，因此，本申请实施例中选取调堵球根据密度和直径范围区间，在已有密度和直径的调堵球中选取符合条件的调堵球。

本申请实施例通过对调堵球处于油管内、套管内、炮眼处等阶段受力及运动状态系统的分析与计算，并充分考虑温度及注入水密度等参数的影响，得出针对现有的炮眼直径，调堵球密度的选取范围在0.985-0.9945g/cm³区间，调堵球直径在10mm-20mm区间。与现有技术相比，本申请实施例中调堵球的密度与直径选取合理，符合实际需求，为投球选注工艺的成功实施提供了技术支持。

参考图2所示，与上述调堵球密度与直径的选取方法对应，本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，包括：

滑脱速度模型计算单元21，用于根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

最小临界密度获取单元22，用于计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

最大临界密度获取单元23，用于获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下所述注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

最大临界直径获取单元24，用于计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球最大临界直径；

最小临界直径获取单元25，用于根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

调堵球密度和直径选取单元26，用于根据所述调堵球最小临界密度和最大临界密度以及所述调堵球最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

本实施例的装置的各组成部分分别用于实现前述实施例的方法的各步骤，由于在方法实施例中，已经对各步骤进行了详细说明，在此不再赘述。

为了便于更好地理解本申请的技术方案，以下举例说明：

辽河油田大斜度水井HN12-13，该井2014年8月31日转注，采用常压笼统方式注水，至2014年10月22日注水压力11.3MPa，井深3336.81m日配注100m³，累计注入量4484m³。根据现场经验，按照之前现场经验，该类水井投球数量应在900球左右，且有效期无法控制，一经停注措施即失效。应用本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，依据氧活化测试结果，本井主力吸水层段45-52层位置井温在70-83℃，再根据计算所需的参数，包括井身结构、注水参数、地层参数等数据，通过计算分析，在现有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取，选用直径为16mm、密度为0.9860g/cm³的调堵球，投球数量为200个。

该井投球200个之后，正常注水48小时后，压力上升了2.9MPa，无需再次投球。正常注水320小时之后，停注6小时，然后恢复注水，待压力稳定后记录显示，压力仍保持2.8-2.9MPa的上升量。注水1个月以后测试吸水剖面，投球前后剖面有明显改善。应用本申请实施例计算选取的调堵球，投球数量仅为原来的23％，投球后效果明显，说明所选取的调堵球密度和直径满足封堵要求，封堵有效率大大提高；注水320小时之后进行停注，重新分配调堵球试验，调堵球并无失效，仍然可以重新封堵炮眼；注水1个月以后测试吸水剖面结果显示良好。本申请实施例所选取的调堵球，密度和直径满足了实际封堵需求，为投球选注工艺的实施提供了技术支持，有效的调整了吸水剖面。

本领域技术人员还可以了解到本申请实施例列出的各种说明性逻辑块、单元和步骤可以通过硬件、软件或两者的结合来实现。至于是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本申请实施例保护的范围。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调堵球密度与直径的选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径；

根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

2.如权利要求1所述的调堵球密度与直径的选取方法，其特征在于，所述调堵球滑脱速度的计算模型为：

$V_s=0.1604\frac{d_s{({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)}^{0.7}}{{({\mathrm{\&rho;}}_f\&times;\mathrm{\&mu;})}^{0.35}}$

其中，V_s为调堵球滑脱速度，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度，μ为注入流体的粘度。

3.如权利要求1所述的调堵球密度与直径的选取方法，其特征在于，所述注入流体在井筒轴向方向上的速度包括所述注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口进入套管段流速。

4.如权利要求1所述的调堵球密度与直径的选取方法，其特征在于，所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，包括：

计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力；

根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角。

5.如权利要求1所述的调堵球密度与直径的选取方法，其特征在于，所述选取调堵球的密度和直径是在已有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取。

6.一种调堵球密度与直径的选取装置，其特征在于，包括：

滑脱速度模型计算单元，用于根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

最小临界密度获取单元，用于计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

最大临界密度获取单元，用于获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下所述注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

最大临界直径获取单元，用于计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径；

最小临界直径获取单元，用于根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

调堵球密度和直径选取单元，用于根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

7.如权利要求6所述的调堵球密度与直径的选取装置，其特征在于，所述调堵球的滑脱速度计算模型为：

$V_s=0.1604\frac{d_s{({\mathrm{\&rho;}}_s-{\mathrm{\&rho;}}_f)}^{0.7}}{{({\mathrm{\&rho;}}_f\&times;\mathrm{\&mu;})}^{0.35}}$

其中，V_s为调堵球滑脱速度，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度，μ为流体的粘度。

8.如权利要求6所述的调堵球密度与直径的选取装置，其特征在于，所述注入流体在井筒轴向方向上的速度包括所述注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口进入套管段流速。

9.如权利要求6所述的调堵球密度与直径的选取装置，其特征在于，所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，包括：

计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力；

根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角。

10.如权利要求6所述的调堵球密度与直径的选取装置，其特征在于，所述选取调堵球的密度和直径是在已有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取。