CN111236869B - 停泵工况下岩屑分布的确定方法、装置和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种停泵工况下岩屑分布的确定方法、装置和设备，其中，该方法包括：获取目标井中多个测段的井斜角数据；根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区；获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；根据在钻进工况结束时刻的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后的岩屑分布情况。在本申请实施例中，能够准确的计算得到停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况，进而可以准确判断是否需要在停泵前采取措施来清理井底内的岩屑，提高了钻井的效率和安全性。

Description

停泵工况下岩屑分布的确定方法、装置和设备
技术领域
本申请涉及石油钻探技术领域，特别涉及一种停泵工况下岩屑分布的确定方法、装置和设备。
背景技术
随着油气井钻井工艺技术的不断进步和对生产效率要求的不断提高，油田越来越多地采用定向井开发区块，尤其是页岩气区块，大范围采用水平大位移井钻井技术，单井产能有了大幅度的提高。但是在钻井过程中会存在一些问题，尤其是在井眼清洁方面。由于大井斜角井段多、水平段延伸长，钻进过程中产生的岩屑上返变得尤为困难。如果无法准确判断井筒内各井段的岩屑分布情况，就无法及时采取相关措施预防由于环空内岩屑过多而产生各种事故，例如：沉砂卡钻等。一般情况下，由于开泵循环，大部分井在钻进过程中通常比较顺利，但是其间难免出现停泵工况，如果无法准确设定合理的停泵时间，就会发生沉砂卡钻等事故。
现有技术中通常采用在停泵前先让钻井液循环一段时间的方式携带出井底的岩屑，以预防停泵后岩屑堆积从而发生沉砂卡钻的情况。但是有些情况下短暂的停泵并不会造成岩屑沉降堆积，如果盲目采取上述措施来预防停泵后岩屑堆积从而发生沉砂卡钻的情况，会增加非生产时间，降低了钻井效率。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种停泵工况下岩屑分布的确定方法、装置和设备，以解决现有技术中无法准确判断井筒内各井段的岩屑分布情况的问题。
本申请实施例提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定方法，包括：获取目标井中多个测段的井斜角数据；根据所述多个测段的井斜角数据，将所述目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；获取所述目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；根据所述停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵所述目标时间后所述目标井的岩屑分布情况。
在一个实施例中，根据所述各个测段的井斜角数据，将各个测段划分为多个研究区，包括：将井斜角小于等于3.49°的测段划分为第一研究区；将井斜角大于3.49°小于等于30°的测段划分为第二研究区；将井斜角大于30°小于等于86°的测段划分为第三研究区；将井斜角大于86°的测段划分为第四研究区。
在一个实施例中，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度，包括：根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acai(t)＝0
其中，t为目标时间，s；Acai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑床横截面积。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acbi(t)＝(1-M)Acbi(t0)
其中，t为所述目标时间，s；Acbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；M为与岩屑床崩落有关的修正系数，无量纲。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，计算停泵目标时间后第三研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000031
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acci(t)为停泵目标时间后第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；Acci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；W为与岩屑床滚落有关的修正系数，无量纲；M为与岩屑床崩落有关的修正系数，无量纲；ΔDm,30-86为井斜角大于30°小于等于86°测段的总长度；ΔDm,3.49-30为井斜角大于3.49°小于等于30°测段的总长度；ΔDm,0-3.49为井斜角大于0°小于等于3.49°测段的总长度；vs为岩屑自由沉降速度，m/s；Dwj为第三研究区中第j个测段的井眼直径；Dpoj为第三研究区中第j个测段的钻具外径；Dwi为第三研究区中第i个测段的井眼直径；Dpoi为第三研究区中第i个测段的钻具外径；ΔDmj为第三研究区中第j个测段的长度；Csbj(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第j个测段的岩屑浓度；Csci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑浓度；Acbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；
Figure BDA0002362135130000032
为当停泵时间达到
Figure BDA0002362135130000033
时的岩屑床横截面积。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，计算停泵目标时间后第四研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000041
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acdi(t)为停泵目标时间后第四研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；Acdi(t0)在钻进工况结束时刻第四研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；W为与岩屑床滚落有关的修正系数，无量纲；ΔDm,86-final为井斜角大于86°测段的总长度；ΔDm,30-86为井斜角大于30°小于等于86°测段的总长度；ΔDm,3.49-30为井斜角大于3.49°小于等于30°测段的总长度；ΔDm,0-3.49为井斜角大于0°小于等于3.49°测段的总长度；vs为岩屑自由沉降速度，m/s；Dwj为第四研究区中第j个测段的井眼直径；Dpoj为第四研究区中第j个测段的钻具外径；Dwi为第四研究区中第i个测段的井眼直径；Dpoi为第四研究区中第i个测段的钻具外径；Acci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；ΔDmj为第四研究区中第j个测段的长度。
在一个实施例中，根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度，包括：获取岩屑床横截面积的第一极限值和第二极限值，其中，所述第一极限值为岩屑平面与钻柱最下端相切时的岩屑床横截面积，所述第二极限值为岩屑平面与钻柱最上端相切时的岩屑床横截面积；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积与所述第一极限值、所述第二极限值之间的关系，确定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度和岩屑床横截面积的特征值；根据所述初始岩屑床高度、岩屑床横截面积的特征值和停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。
在一个实施例中，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure BDA0002362135130000051
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为所述第一研究区中第i个测段的测深值；Csai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csak(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csai(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure BDA0002362135130000052
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为所述第二研究区中第i个测段的测深值；Csbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbk(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
在一个实施例中，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第三研究区和第四研究区中每个测段的岩屑浓度：
Csci(t)＝Csci(t0)×S
Csdi(t)＝Csdi(t0)×S
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Csci(t)为停泵目标时间后第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t)为停泵目标时间后第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t0)为在钻进工况结束时刻第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲。
在一个实施例中，在计算得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度之后，还包括：在计算得到的停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度为有因次数据的情况下，按照以下公式，将有因次岩屑床高度转化为无因次岩屑床高度：
Figure BDA0002362135130000061
其中，Hc为无因次岩屑床高度；hc为有因次岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m。
本申请实施例还提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定装置，包括：第一获取模块，用于获取目标井中多个测段的井斜角数据；划分模块，用于根据所述多个测段的井斜角数据，将所述目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；第二获取模块，用于获取所述目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；岩屑床高度计算模块，用于根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；岩屑浓度计算模块，用于根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；确定模块，用于根据所述停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵所述目标时间后所述目标井的岩屑分布情况。
本申请实施例还提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现所述停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的步骤。
本申请实施例提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定方法，可以通过获取目标井中多个测段的井斜角数据，并根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段。可以获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。并根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。从而能够准确的计算得到停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况，进而可以准确判断是否需要在停泵前采取措施来清理井底内的岩屑，能够有效避免因为停泵时间过长造成沉砂卡钻等事故的情况，提高了钻井的效率和安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的步骤示意图；
图2是根据本申请具体实施例提供的在
Figure BDA0002362135130000071
的情况下井轴方向上截面图的示意图；
图3是根据本申请具体实施例提供的在
Figure BDA0002362135130000072
的情况下井轴方向上截面图的示意图；
图4是根据本申请具体实施例提供的在
Figure BDA0002362135130000073
的情况下井轴方向上截面图的示意图；
图5是根据本申请具体实施例提供的Ac≤Ac1的情况下的迭代求解过程的示意图；
图6是根据本申请具体实施例提供的Ac1＜Ac＜Ac2的情况下的迭代求解过程的示意图；
图7是根据本申请具体实施例提供的Ac2≤Ac的情况下的迭代求解过程的示意图；
图8是根据本申请具体实施例提供的岩屑床高度的计算结果的示意图；
图9是根据本申请具体实施例提供的岩屑浓度的计算结果的示意图；
图10是根据本申请实施例提供的停泵工况下岩屑分布情况的确定装置的结构示意图；
图11是根据本申请实施例提供的停泵工况下岩屑分布情况的确定设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域的技术人员知道，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本申请公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线，定向井是按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井。定向井钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点，两个测点之间的距离称为测段长度，每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深。井斜角给岩屑床的形成提供了条件，环空岩屑浓度随井斜增大而增大，井眼净化程度随井斜角增加而下降，即井斜角越大的井段越易形成岩屑床。井眼中的固体微粒受重力、粘滞阻力、冲击力、浮力作用影响，岩屑浓度大于这些作用力的工作能力，岩屑就会沉降产生岩屑床。岩屑床会严重影响机械钻速，钻进时阻力增加，尤其是定向井、水平井时易形成井下的脱压现象，导致钻头处没有钻压，长时间没有进尺，工程进度缓慢，增加钻井成本。进一步的岩屑床还会导致钻柱扭矩增大，严重时甚至扭断井内钻柱，回产生井下事故。岩屑床还是钻具粘卡产生的主要原因，岩屑床的存在会使测试工具下方受阻。
环空岩屑在重力作用下易在井壁底边上沉积形成岩屑床，尤其在停泵时这种现象尤其明显，如果无法准确判断井筒内各井段的岩屑分布情况，就无法及时采取相关措施预防由于环空内岩屑过多而产生各种事故。而现有技术无法确定钻进工况结束时刻各井段的岩屑分布情况，从而无法准确判断停泵多长时间会造成岩屑的堆积，以及岩屑会随着停泵时间的增加具体如何堆积。
基于以上问题，本发明实施例提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定方法，如图1所示，可以包括以下步骤：
S101：获取目标井中多个测段的井斜角数据。
定向井钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点，两个相邻的测点构成一个测段(井段)，两个相邻测点之间的距离为该测段的长度，每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深。其中，井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角称为该点的井斜角，单位为“度”。在一个实施例中，可以预先获取目标井中多个测段的井斜角数据，其中，各个测段的井斜角数据可以为该测段对应的测点的井斜角数据。
S102：根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段。
由于井斜角对岩屑床的产生具有一定的影响，不同的井斜角对应的测段处的岩屑床高度和岩屑浓度可能是不同的。因此，在一个实施例中，可以根据各个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区中包括至少一个测段，每个研究区中包括的测段的井斜角都在一个预定的范围内。上述研究区的数量可以为3、4、6等数值，具体的可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。
在一个实施例中，可以将井斜角小于等于3.49°的测段划分为第一研究区，将井斜角大于3.49°小于等于30°的测段划分为第二研究区，将井斜角大于30°小于等于86°的测段划分为第三研究区，将井斜角大于86°的测段划分为第四研究区。可以理解的是，上述各个研究区的井斜角划分范围仅为一个示例，具体的数值可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。
在一些实施例中，井斜角小于等于3.49°的第一研究区停泵后无岩屑床存在，由于切应力的减小，钻井液中悬浮的部分岩屑会随着停泵时间的推移逐渐运移到井斜角大于3.49°小于等于30°的第二研究区，从而导致第一研究区钻井液中的岩屑浓度降低。第二研究区只保留停泵前的初始岩屑床，由于切应力的减小，钻井液中悬浮的部分岩屑会随着停泵时间的推移逐渐运移到其它研究区，导致第二研究区的钻井液中的岩屑浓度降低。井斜角大于30°小于等于86°的第三研究区的岩屑床由停泵前的初始岩屑床、自身井段钻井液中所沉降的岩屑、以及上部井段运移过来的岩屑三部分组成，由于井斜角足够大，钻井液中的岩屑来不及运移到下部井段就已经沉降到自身所在区域了，上部运移过来的钻井液也是如此，综合导致第三研究区的钻井液中岩屑浓度停泵后迅速降低；井斜角大于86°的第四研究区的岩屑床由初始岩屑床和自身井段沉降的岩屑两部分组成，由于井斜角足够大，因此钻井液中的岩屑浓度在停泵后会迅速降低。
S103：获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度。
要想得到停泵后各测段的环空岩屑浓度和岩屑床高度的分布情况，就需要得到停泵前，也就是钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床分布情况和钻井液中岩屑浓度的分布情况。由于在钻井现场不能直接测量或量化钻进工况结束时刻各个测段环空内岩屑床的高度，因此，在一个实施例中，可以获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度。其中，上述岩屑床横截面积可以为岩屑床在井轴方向的横截面积
上述在钻井工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积可以根据钻进工况下各测段的稳态岩屑床分布确定，具体的可以按照以下公式计算钻进工况下的岩屑床高度：
Figure BDA0002362135130000101
hc1＝Hc1×Dw
其中，hc1为钻进工况下的实际岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m；Dpo为钻杆外径，m；Hc，钻进工况下的无因次岩屑床高度，无量纲；ρf为钻井液密度，g/cm3；ρc为岩屑密度，g/cm3；va为环空返速，m/s；α为井斜角，度(°)；E为无量纲偏心度，无量纲；N为转速，r/min；Dc为岩屑直径，m；Rp为机械钻速，m/s；μe为有效黏度，Pa·s；e为偏心度，m。
Figure BDA0002362135130000102
只有井斜角α≥60°的测段才具有偏心度，其余测段偏心度为0。
进一步的，可以根据钻进工况下的岩屑床高度，通过几何关系推导钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积。
在一个实施例中，在
Figure BDA0002362135130000111
的情况下，在井轴方向上截面图如图2所示，图2中包括：岩屑床1、岩屑2和井眼中线夹角3，可以按照以下公式计算钻进工况结束时刻的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000112
其中，Ac为岩屑床1的横截面积，m2；ec为岩屑床1的偏心度，只有井斜角α≥60°的测段才具有偏心度，其余井段偏心度为0；hc1为钻进工况下的实际岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m；βwc为井眼中线夹角3，
Figure BDA0002362135130000113
0≤βwc≤π。上述环空为悬于井内的管柱四周的空间，环空外壁可以是裸眼或外径更大的管柱。
在一个实施例中，在
Figure BDA0002362135130000114
的情况下，在井轴方向上截面图如图3所示，其中，3为井眼中线夹角，4为钻柱中线夹角。可以按照以下公式计算钻进工况结束时刻的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000115
其中，Ac为岩屑床横截面积，m2；γpc为钻柱中线夹角，
Figure BDA0002362135130000116
0≤γpc≤π；βwc为井眼中线夹角，
Figure BDA0002362135130000117
0≤βwc≤π；ec为岩屑床的偏心度，只有井斜角α≥60°的测段才具有偏心度，其余井段偏心度为0；hc1为钻进工况下的实际岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m；Dw为井眼直径，m；Dpo为钻杆外径，m。
在一个实施例中，在
Figure BDA0002362135130000121
的情况下，在井轴方向上截面图如图4所示，其中，3为井眼中线夹角，可以按照以下公式计算钻进工况结束时刻的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000122
其中，Ac为岩屑床横截面积，m2；βwc为井眼中线夹角，
Figure BDA0002362135130000123
0≤βwc≤π；ec为岩屑床的偏心度，只有井斜角α≥60°的测段才具有偏心度，其余井段偏心度为0；hc1为钻进工况下的实际岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m；Dpo为钻杆外径，m。
进一步的，假设刚开钻时井内为残留岩屑，井筒内岩屑浓度在达到稳定状态时只与排量和机械钻速以及钻井液性质有关，在一个实施例中，可以按照以下公式，计算目标井在钻进工况结束时刻直井段岩屑浓度：
Figure BDA0002362135130000124
其中，井深为L(m)；井眼直径为Dw(m)；钻头直径为Db(m)；钻柱外径为Dpo(m)；岩屑自由沉降速度为vs(m/s)；t＝0(s)时刻开始钻进，机械钻速Rp(m/s)；第一粒岩屑返到井口的时间为tc(s)；岩屑浓度为Cs，钻井液环空返速为va(m/s)；岩屑环空返速为vc(m/s)。
vc＝va-vs
Figure BDA0002362135130000131
在一个实施例中，可以按照以下公式计算岩屑滑落速度vs：
由于现场使用的常规钻井液大多为幂律流型，因此可以假设钻井液为幂律流体，幂律流体在环空中的有效粘度μe计算公式为：
Figure BDA0002362135130000132
其中，θ600、θ300分别为旋转粘度计在600、300转下的读数，可以由钻井液性能测试实验得到；va为环空返速，m/s；Dhy为水力直径，m。
Figure BDA0002362135130000133
Dhy＝Dw-Dpo
其中，Q为泵排量，m3/s，由现场实际操作参数决定；Dw为井眼直径，m；Dpo为钻杆外径，m；Dhy为水力直径，m。
可以按照以下公式计算岩屑颗粒雷诺数Rep：
Figure BDA0002362135130000134
其中，Dc为岩屑直径，m；ρf为钻井液密度，kg/m3；vs为颗粒滑落速度，m/s；μe为幂律流体在环空中的有效粘度。
当Rep>2000时，颗粒周围的钻井液处于紊流状态，在此条件下的岩屑滑落速度可表示为：
Figure BDA0002362135130000141
其中，g为重力加速度，m/s2；Dc为岩屑直径，m；ρf为钻井液密度，kg/m3；ρc为岩屑密度，kg/m3。
当Rep<＝1时，可以认为颗粒周围的流态为层流，此时岩屑滑落速度的计算公式为：
Figure BDA0002362135130000142
其中，g为重力加速度，m/s2；Dc为岩屑直径，m；ρf为钻井液密度，kg/m3；ρc为岩屑密度，kg/m3；μe为幂律流体在环空中的有效粘度。
当1<Rep<2000时，颗粒周围的流态介于层流和紊流之间的过度流态，此时岩屑滑落速度的计算公式为：
Figure BDA0002362135130000143
其中，g为重力加速度，m/s2；Dc为岩屑直径，m；ρf为钻井液密度，kg/m3；ρc为岩屑密度，kg/m3；μe为幂律流体在环空中的有效粘度。
在一个实施例中，计算岩屑滑落速度时需要迭代求解，即可以先假设颗粒周围流态，试算出一个岩屑滑落速度，将其带入颗粒雷诺数中，看其是否满足所假设流态的雷诺数范围，若满足，则假设成立，岩屑下滑速度即为所试算的速度，若不满足则重新假设，重复以上的步骤，最终可以确定岩屑滑落速度。
在一个实施例中，可以按照以下公式，计算目标井在钻进工况结束时刻斜井段岩屑浓度：
斜井段岩屑浓度与井斜角相关性最强，根据最小临界排量和井斜角的经验公式可以根据直井段岩屑浓度反推出斜井段岩屑浓度：
Cs,α＝(1+0.005556α)[1+0.4sin(2α)]Cs
其中，α为井斜角；Cs为直井段岩屑浓度；Cs,α为斜井段岩屑浓度。
S104：根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。
由于各个测段的岩屑床高度会随着停泵时间而产生变化，因此，可以根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。
由于在钻井现场不能直接测量或量化钻进工况结束时刻各个测段环空内岩屑床的高度，在一个实施例中，可以根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积。并根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度，即可以根据岩屑床横截面积推算得到岩屑床高度。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acai(t)＝0
其中，t为目标时间，s；Acai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑床横截面积。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acbi(t)＝(1-M)Acbi(t0)
其中，t为目标时间，s；Acbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；M为与岩屑床崩落有关的修正系数，无量纲。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第三研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000161
其中，t为目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acci(t)为停泵目标时间后第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；Acci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；W为与岩屑床滚落有关的修正系数，无量纲；M为与岩屑床崩落有关的修正系数，无量纲；ΔDm,30-86为井斜角大于30°小于等于86°测段的总长度(研究区两端测点测深值相减)；ΔDm,3.49-30为井斜角大于3.49°小于等于30°测段的总长度；ΔDm,0-3.49为井斜角大于0°小于等于3.49°测段的总长度；vs为岩屑自由沉降速度，m/s；Dwj为第三研究区中第j个测段的井眼直径；Dpoj为第三研究区中第j个测段的钻具外径；Dwi为第三研究区中第i个测段的井眼直径；Dpoi为第三研究区中第i个测段的钻具外径；ΔDmj为第三研究区中第j个测段的长度；Csbj(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第j个测段的岩屑浓度；Csci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑浓度；Acbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；
Figure BDA0002362135130000162
为当停泵时间达到
Figure BDA0002362135130000163
时的岩屑床横截面积。
在
Figure BDA0002362135130000164
的时间段内，井斜角大于30°小于等于86°测段的部分岩屑运移到了下部测段并形成了岩屑床；在
Figure BDA0002362135130000165
的时间段内，垂直测段(井斜角小于3.49°的测段)的岩屑运移到了第三研究区形成了岩屑床；在
Figure BDA0002362135130000171
的时间段内，第三研究区的岩屑床横截面积保持稳定不变状态。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第四研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Figure BDA0002362135130000172
其中，t为目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acdi(t)为停泵目标时间后第四研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；Acdi(t0)在钻进工况结束时刻第四研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；W为与岩屑床滚落有关的修正系数，无量纲；ΔDm,86-final为井斜角大于86°测段的总长度；ΔDm,30-86为井斜角大于30°小于等于86°测段的总长度；ΔDm,3.49-30为井斜角大于3.49°小于等于30°测段的总长度；ΔDm,0-3.49为井斜角大于0°小于等于3.49°测段的总长度；vs为岩屑自由沉降速度，m/s；Dwj为第四研究区中第j个测段的井眼直径；Dpoj为第四研究区中第j个测段的钻具外径；Dwi为第四研究区中第i个测段的井眼直径；Dpoi为第四研究区中第i个测段的钻具外径；Acci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；ΔDmj为第四研究区中第j个测段的长度。
在一个实施例中，可以根据岩屑床横截面积反算岩屑床高度，即可以根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度。具体的，可以获取岩屑床横截面积的第一极限值和第二极限值，其中，第一极限值为岩屑平面与钻柱最下端相切时的岩屑床横截面积，第二极限值为岩屑平面与钻柱最上端相切时的岩屑床横截面积。可以根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积与第一极限值、第二极限值之间的关系，确定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度和岩屑床横截面积的特征值，并根据上述初始岩屑床高度、岩屑床横截面积的特征值和停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。
在一个具体的实施例中，上述岩屑床横截面积的第一极限值在井轴方向上截面图可以如图2所示，上述岩屑床横截面积的第二极限值在井轴方向上截面图可以如图4所示，可以按照以下公式计算上述岩屑床横截面积的第一极限值和第二极限值：
Figure BDA0002362135130000181
Figure BDA0002362135130000182
其中，Ac1为岩屑床横截面积的第一极限值，m2；Ac2为岩屑床横截面积的第二极限值，m2；ec为岩屑床的偏心度，只有井斜角α≥60°的测段才具有偏心度，其余井段偏心度为0；Dw为井眼直径，m；Dpo为钻杆外径，m。
进一步的，可以根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积与第一极限值、第二极限值之间的关系确定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度和岩屑床横截面积的特征值，并根据上述初始岩屑床高度、岩屑床横截面积的特征值和停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。在一个实施例中，可以根据Ac的大小分三种情况迭代求解：
在Ac≤Ac1的情况下，可以设定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度为0，并且可以按照以下公式计算岩屑床横截面积的特征值：
Figure BDA0002362135130000183
其中，上述Actemp为岩屑床横截面积的特征值，其本质是迭代过程中的一个比较值，是在Ac≤Ac1的情况下，在代入某个hc时的岩屑床横截面积；Dw为井眼直径，m；βwc为井眼中线夹角，
Figure BDA0002362135130000191
0≤βwc≤π；hc为岩屑床高度，m。
已知停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代的目标是值是岩屑床高度，它的初值是0，具体的迭代求解过程可以如图5中所示。可以先判断hc是否小于等于Dw，如果否那么令hc＝Dw，并输出hc。如果hc大于Dw则进入下一步判断，如果Actemp≥Ac那么输出此时的hc2，其中，hc2为停泵目标时间后的岩屑床高度；如果否，则将hc加0.005作为新的岩屑床高度，重新进入第一步判断，直到输出hc2，需要注意的是每次计算Actemp时用到的βwc都需要用本次循环的hc重新计算。可以理解的是，在Ac1＜Ac＜Ac2以及Ac2≤Ac的情况下的迭代求解原理和方法与Ac≤Ac1的情况下的迭代求解是相似的，重复之处不在赘述。
在Ac1＜Ac＜Ac2的情况下，可以设定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度为
Figure BDA0002362135130000192
并且可以按照以下公式计算岩屑床横截面积的特征值：
Figure BDA0002362135130000193
其中，上述Actemp为岩屑床横截面积的特征值，其本质是迭代过程中的一个比较值，是在Ac1＜Ac＜Ac2的情况下，在代入某个hc时的岩屑床横截面积；Dw为井眼直径，m；βwc为井眼中线夹角，
Figure BDA0002362135130000194
0≤βwc≤π；γpc为钻柱中线夹角，
Figure BDA0002362135130000201
0≤γpc≤π；hc为岩屑床高度，m。
在一个实施例中，Ac1＜Ac＜Ac2的情况下的迭代求解过程可以如图6中所示，需要注意的是每次计算Actemp时用到的βwc和γpc都需要用本次循环的hc重新计算。
在Ac2≤Ac的情况下，可以设定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度为
Figure BDA0002362135130000202
并且可以按照以下公式计算岩屑床横截面积的特征值：
Figure BDA0002362135130000203
其中，上述Actemp为岩屑床横截面积的特征值，其本质是迭代过程中的一个比较值，是在Ac2≤Ac的情况下，在代入某个hc时的岩屑床横截面积；Dw为井眼直径，m；βwc为井眼中线夹角，
Figure BDA0002362135130000204
0≤βwc≤π；hc为岩屑床高度，m。
在一个实施例中，Ac1＜Ac＜Ac2的情况下的迭代求解过程可以如图7中所示，需要注意的是每次计算Actemp时用到的βwc都需要用本次循环的hc重新计算。
在一个实施例中，可以按照以下供回水根据井眼直径Dw和停泵目标时间后的有因次岩屑床高度hc2求出停泵目标时间后各个测段的无因次岩屑床高度Hc2：
Figure BDA0002362135130000205
其中，无因次量是指没有单位物理量，这种物理量与单位制度(公制或英制)无关，其分子、分母的量纲相同。
在一个具体的实施例中，可以按照以下数值ρf＝1.31、ρc＝2.315、Dpo＝0.1397、Dw＝0.2159、e＝0.038、E＝0.9974、N＝50、Rp＝0.0028、Dc＝0.0095、Q＝0.025、μea＝0.0849，并取M＝0.1、S＝0.1、W＝0.15，计算停泵前、停泵1h(小时)、停泵3h(小时)的岩屑床高度，计算结果可以如图8中所示。
S105：根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度。
可以根据钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中各个测段的岩屑浓度。由于井斜角和停泵时间对岩屑浓度存在一定的影响，因此可以针对不同的研究区计算岩屑浓度。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure BDA0002362135130000211
其中，t为目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为第一研究区中第i个测段对应的测点的测深值；Csai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csak(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csai(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
上述沉降替换序数k的定义为：每一个测段在任意时刻存在一个值Dmi-vst，一定存在一个测点的测深值与这个值最接近，那么该测段的序号记为k，即定义为沉降替换序数，沉降替换序数的值是随停泵时间的变化而变化的。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure BDA0002362135130000212
其中，t为目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为第二研究区中第i个测段的测深值；Csbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbk(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
在一个实施例中，可以按照以下公式，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第三研究区和第四研究区中每个测段的岩屑浓度：
Csci(t)＝Csci(t0)×S
Csdi(t)＝Csdi(t0)×S
其中，t为目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Csci(t)为停泵目标时间后第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t)为停泵目标时间后第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t0)为在钻进工况结束时刻第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲。
在一个具体的实施例中，可以按照以下数值ρf＝1.31、ρc＝2.315、Dpo＝0.1397、Dw＝0.2159、e＝0.038、E＝0.9974、N＝50、Rp＝0.0028、Dc＝0.0095、Q＝0.025、μea＝0.0849，并取S＝0.1，计算停泵前、停泵1h(小时)、停泵3h(小时)的岩屑浓度，计算结果可以如图9中所示。
S106：根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。
在得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度之后，可以根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。进而可以根据岩屑分布情况确定在钻井现场需要的停泵时间内岩屑浓度和岩屑床高度是否会达到危险值，如果不会则在停泵前可以不采取清理岩屑的措施，反之则需要在停泵前采取措施来清理井底内的岩屑。从而可以精确控制停泵时间，保证不会因为停泵时间过长造成沉砂卡钻等事故。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例实现了如下技术效果：可以通过获取目标井中多个测段的井斜角数据，并根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段。可以获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。并根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。从而能够准确的计算得到停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况，进而可以准确判断是否需要在停泵前采取措施来清理井底内的岩屑，能够有效避免因为停泵时间过长造成沉砂卡钻等事故的情况，提高了钻井的效率和安全性。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种停泵工况下岩屑分布情况的确定装置，如下面的实施例。由于停泵工况下岩屑分布情况的确定装置解决问题的原理与停泵工况下岩屑分布情况的确定方法相似，因此停泵工况下岩屑分布情况的确定装置的实施可以参见停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图10是本申请实施例的停泵工况下岩屑分布情况的确定装置的一种结构框图，如图10所示，可以包括：第一获取模块101、划分模块102、第二获取模块103、岩屑床高度计算模块104、岩屑浓度计算模块105和确定模块106，下面对该结构进行说明。
第一获取模块101，可以用于获取目标井中多个测段的井斜角数据；
划分模块102，可以用于根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；
第二获取模块103，可以用于获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；
岩屑床高度计算模块104，可以用于根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；
岩屑浓度计算模块105，可以用于根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；
确定模块106，可以用于根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。
本申请实施方式还提供了一种电子设备，具体可以参阅图11所示的基于本申请实施例提供的停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的电子设备组成结构示意图，电子设备具体可以包括输入设备111、处理器112、存储器113。其中，输入设备111具体可以用于输入目标井中多个测段的井斜角数据。处理器112具体可以用于获取目标井中多个测段的井斜角数据；根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。存储器113具体可以用于存储停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度、停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度等参数。
在本实施方式中，输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等；输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。存储器可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。
在本实施方式中，该电子设备具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
本申请实施方式中还提供了一种基于停泵工况下岩屑分布情况的确定方法的计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机程序指令，在计算机程序指令被执行时可以实现：获取目标井中多个测段的井斜角数据；根据多个测段的井斜角数据，将目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；获取目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵目标时间后目标井的岩屑分布情况。
在本实施方式中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。
在本实施方式中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本申请提供了如上述实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。的方法的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本申请的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种停泵工况下岩屑分布情况的确定方法，其特征在于，包括：
获取目标井中多个测段的井斜角数据；
根据所述多个测段的井斜角数据，将所述目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；
获取所述目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；
根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；
根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；
根据所述停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵所述目标时间后所述目标井的岩屑分布情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个测段的井斜角数据，将所述目标井划分为多个研究区，包括：
将井斜角小于等于3.49°的测段划分为第一研究区；
将井斜角大于3.49°小于等于30°的测段划分为第二研究区；
将井斜角大于30°小于等于86°的测段划分为第三研究区；
将井斜角大于86°的测段划分为第四研究区。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度，包括：
根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积；
根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acai(t)＝0
其中，t为目标时间，s；Acai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑床横截面积：
Acbi(t)＝(1-M)Acbi(t0)
其中，t为所述目标时间，s；Acbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Acbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑床横截面积，m2；M为与岩屑床崩落有关的修正系数，无量纲。
6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积对应的岩屑床高度，包括：
获取岩屑床横截面积的第一极限值和第二极限值，其中，所述第一极限值为岩屑平面与钻柱最下端相切时的岩屑床横截面积，所述第二极限值为岩屑平面与钻柱最上端相切时的岩屑床横截面积；
根据停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积与所述第一极限值、所述第二极限值之间的关系，确定停泵目标时间后各个研究区中每个测段的初始岩屑床高度和岩屑床横截面积的特征值；
根据所述初始岩屑床高度、岩屑床横截面积的特征值和停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床横截面积，迭代求解得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第一研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure FDA0003105351130000021
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为所述第一研究区中第i个测段的测深值，m；Csai(t)为停泵目标时间后第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csak(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csai(t0)为在钻进工况结束时刻第一研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数，无量纲；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第二研究区中每个测段的岩屑浓度：
Figure FDA0003105351130000031
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Dmi为所述第二研究区中第i个测段的测深值，m；Csbi(t)为停泵目标时间后第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbk(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第k个测段的岩屑浓度，无量纲；Csbi(t0)为在钻进工况结束时刻第二研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；k为沉降替换序数，无量纲；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲；vs为岩屑自由沉降速度，m/s。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式，根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，计算停泵目标时间后第三研究区和第四研究区中每个测段的岩屑浓度：
Csci(t)＝Csci(t0)×S
Csdi(t)＝Csdi(t0)×S
其中，t为所述目标时间，s；t0为钻进工况结束时刻值为0，s；Csci(t)为停泵目标时间后第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csci(t0)为在钻进工况结束时刻第三研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t)为停泵目标时间后第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；Csdi(t0)为在钻进工况结束时刻第四研究区中第i个测段的岩屑浓度，无量纲；S为与钻井液悬浮岩屑能力有关的修正系数，无量纲。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算得到停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度之后，还包括：
在计算得到的停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度为有因次数据的情况下，按照以下公式，将有因次岩屑床高度转化为无因次岩屑床高度：
Figure FDA0003105351130000041
其中，Hc为无因次岩屑床高度，无量纲；hc为有因次岩屑床高度，m；Dw为井眼直径，m。
11.一种停泵工况下岩屑分布情况的确定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取目标井中多个测段的井斜角数据；
划分模块，用于根据所述多个测段的井斜角数据，将所述目标井划分为多个研究区，其中，每个研究区包括至少一个测段；
第二获取模块，用于获取所述目标井在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度；
岩屑床高度计算模块，用于根据在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑床横截面积和岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度；
岩屑浓度计算模块，用于根据所述在钻进工况结束时刻各个测段的岩屑浓度，分别计算停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑浓度；
确定模块，用于根据所述停泵目标时间后各个研究区中每个测段的岩屑床高度和岩屑浓度，确定停泵所述目标时间后所述目标井的岩屑分布情况。
12.一种停泵工况下岩屑分布情况的确定设备，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至10中任一项所述方法的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至10中任一项所述方法的步骤。
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