CN114662264A - 一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统 - Google Patents

一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统 Download PDF

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CN114662264A
CN114662264A CN202011543427.8A CN202011543427A CN114662264A CN 114662264 A CN114662264 A CN 114662264A CN 202011543427 A CN202011543427 A CN 202011543427A CN 114662264 A CN114662264 A CN 114662264A
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friction coefficient
drilling fluid
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bent pipe
formula
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曾琦军
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Abstract

本发明涉及石油井下施工领域，公开了一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统，包括以下步骤：步骤1，计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi；步骤2，根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型；步骤3，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。通过钻井液在实验室的弯管和直管的管道组合，通过测量和计算实验室管道中的实际摩擦系数，并建立多个预测模型，最后，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型，确保了预测模型选择的准确性。

Description

一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统
技术领域
本发明涉及石油井下施工领域，具体涉及一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统。
背景技术
准确的泥浆性能对于优化钻井作业是至关重要的，尤其是泥浆的密度和流变性能对最优化管理井筒压力的影响。目前钻井液流变性的检测方法主要有旋转法和管流法。首先，基于旋转法的旋转粘度计需取样后，在现场泥浆实验室内测量，是当前应用最广、认可度最高的方法，该方法遵循了API标准。
针对管流法钻井液在线流变性检测装置由于其尺寸较大、精度较低，对现场空间的改动较大，现场应用会受到很大的条件限制。现有实验室的基于管流法的测试系统中的弯管摩阻模型是通过经验设置的，这样对于不同的钻井液会造成较大的测量误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法及系统，提高钻井液流变性现场测量的准确性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，
包括以下步骤：
步骤1，计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
步骤2，根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；
步骤3，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
本发明的工作原理及有益效果是：通过钻井液在实验室的弯管和直管的管道组合，通过测量和计算实验室管道中的实际摩擦系数，并建立多个预测模型，最后，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型，确保了预测模型选择的准确性；将选择的预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量参数用于后续钻井液现场流变性测量中，通过多个预测模型并进行了相关性分析，确保不同类型的钻井液的管道摩擦系数间的关系常量参数的准确性，避免了单一的管道摩擦系数间的关系常量参数应用于钻井液现场测量中的不准确性。
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1的fci满足公式(1)的要求，
Figure BDA0002855138320000021
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述步骤1的fsi满足公式(2)的要求，
Figure BDA0002855138320000022
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述测量直管和弯管的管道平均压差，然后计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，确保了摩擦系数计算的准确性。
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，
所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure BDA0002855138320000031
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管总长度,单位为m。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过弯管的内径dtc的等效计算方法计算，提高摩擦系数计算的准确性。
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，
所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000032
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000033
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000034
其中，
Figure BDA0002855138320000035
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000036
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000037
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure BDA0002855138320000041
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
采用上述进一步方案的有益效果是：设置多个与流体迪恩数的预测模型，确保计算的准确性。
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3的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure BDA0002855138320000042
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure BDA0002855138320000043
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure BDA0002855138320000044
比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型最为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量用；
其中，
m为样本数；
yi为实际摩擦系数比值；
Figure BDA0002855138320000051
为实际摩擦系数比值的平均值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过实际摩擦系数比值yi与各个预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性来选择离线校核的最佳预测模型，可以确保实验室模型选择的准确性。
本发明还提供一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，包括以下模块：
摩擦系数计算模块，用于计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
预测模型建立模块，用于根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；
模型选择模块，用于根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
本发明的离线校核系统的有益效果是：采用钻井液在实验室的弯管和直管的管道组合，通过预测模型建立模块、预测模型建立模块和模型选择模块的测量和计算实验室管道中的实际摩擦系数，并建立多个预测模型，最后，模型选择模块，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型，确保了预测模型选择的准确性；将选择的预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量参数用于后续钻井液现场流变性测量中，通过多个预测模型并进行了相关性分析，确保不同类型的钻井液的管道摩擦系数间的关系常量参数的准确性，避免了单一的管道摩擦系数间的关系常量参数应用于钻井液现场测量中的不准确性。
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，
所述摩擦系数计算模块中，fci满足公式(1)的要求，
Figure BDA0002855138320000061
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述摩擦系数计算模块的fsi满足公式(2)的要求，
Figure BDA0002855138320000062
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过摩擦系数计算模块中的测量直管和弯管的管道平均压差，然后计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，确保了摩擦系数计算的准确性。
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，
所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure BDA0002855138320000063
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管总长度,单位为m。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过弯管的内径dtc的等效计算方法计算，提高摩擦系数计算的准确性。
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，
所述预测模型建立模块中的所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000071
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000072
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000073
其中，
Figure BDA0002855138320000074
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000075
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000076
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure BDA0002855138320000077
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
采用上述进一步方案的有益效果是：设置多个与流体迪恩数的预测模型，确保计算的准确性。
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，
所述模型选择模块的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure BDA0002855138320000081
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure BDA0002855138320000082
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure BDA0002855138320000083
针对实际的钻井液体系，比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量系统用；
其中，
m为样本数；
yi为实际摩擦系数比值；
Figure BDA0002855138320000084
为实际摩擦系数比值的平均值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过实际摩擦系数比值yi与各个预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性来选择离线校核的最佳预测模型，可以确保实验室模型选择的准确性。
附图说明
图1是本发明离线校核方法的实施例一控制流程图；
图2是本发明离线校核系统的实施例一控制框图。
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。
本发明离线校核方法实施例一控制流程图参见图1。
一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，包括以下步骤：
步骤1，计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
步骤2，根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；
步骤3，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
本发明实校核方法的施例的工作原理及有益效果是：通过钻井液在实验室的弯管和直管的管道组合，通过测量和计算实验室管道中的实际摩擦系数，并建立多个预测模型，最后，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型，确保了预测模型选择的准确性；将选择的预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量参数用于后续钻井液现场流变性测量中，通过多个预测模型并进行了相关性分析，确保不同类型的钻井液的管道摩擦系数间的关系常量参数的准确性，避免了单一的管道摩擦系数间的关系常量参数应用于钻井液现场测量中的不准确性。
在本实施例中，所述步骤1的fci满足公式(1)的要求，
Figure BDA0002855138320000101
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述步骤1的fsi满足公式(2)的要求，
Figure BDA0002855138320000102
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
具体的，所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure BDA0002855138320000103
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管总长度,单位为m。
在本实施例中，所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000104
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000105
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000106
其中，
Figure BDA0002855138320000107
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000111
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000112
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure BDA0002855138320000113
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
具体的，所述步骤3的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure BDA0002855138320000114
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure BDA0002855138320000115
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure BDA0002855138320000116
比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型最为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量用；
其中，
m为样本数；
yi为实际摩擦系数比值；
Figure BDA0002855138320000121
为实际摩擦系数比值的平均值。
本发明离线校核系统的实施例一控制框图参见图2，一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，包括以下模块：
摩擦系数计算模块，用于计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
预测模型建立模块，用于根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；
模型选择模块，用于根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
本发明实施例的离线校核系统的有益效果是：采用钻井液在实验室的弯管和直管的管道组合，通过预测模型建立模块、预测模型建立模块和模型选择模块的测量和计算实验室管道中的实际摩擦系数，并建立多个预测模型，最后，模型选择模块，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型，确保了预测模型选择的准确性；将选择的预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量参数用于后续钻井液现场流变性测量中，通过多个预测模型并进行了相关性分析，确保不同类型的钻井液的管道摩擦系数间的关系常量参数的准确性，避免了单一的管道摩擦系数间的关系常量参数应用于钻井液现场测量中的不准确性。
在本实施例中，所述摩擦系数计算模块中，fci满足公式(1)的要求，
Figure BDA0002855138320000131
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述摩擦系数计算模块的fsi满足公式(2)的要求，
Figure BDA0002855138320000132
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure BDA0002855138320000133
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管的长度,单位为m。
在本实施例中，所述预测模型建立模块中的所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000134
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000135
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000136
其中，
Figure BDA0002855138320000141
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000142
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure BDA0002855138320000143
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure BDA0002855138320000144
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
所述模型选择模块的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure BDA0002855138320000145
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure BDA0002855138320000146
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure BDA0002855138320000147
比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型最为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量用；
其中，
m为样本数；
yi为实际测量值；
Figure BDA0002855138320000151
为实际测量值的平均值。
下面就本发明具体实施例的应用举例说明。
在实施例一中，本实施例中的弯管数据如下，弯管总体积V＝1.04L，弯管的长度len＝5.57476m，直管的内径dts＝0.01056m，第一钻井液密度ρ＝1003kg/m3。
通过公式(3)计算出弯管的内径dtc＝0.01051m，
Figure BDA0002855138320000152
在本具体实施例中，钻井液在管道中的流经次数i＝14次。
第一钻井液第i次钻井液在直管中的流速vsi和在弯管中的流速vci参见下表。
其中，弯管管道平均压差ΔPci/ΔLci和直管管道平均压差ΔPsi/ΔLsi也参见下表。
通过公式(1)计算和公式(2)出钻井液在弯管中流经24次的弯管摩擦系数fci和直管摩擦系数fsi也参见下表。
Figure BDA0002855138320000153
Figure BDA0002855138320000154
对应的实际摩擦系数比值yi参见下表，其中，yi＝fci/fsi。
在本实施例中，第一钻井液的钻井液粘度平均值μ＝0.01169Pa.s。
根据公式(7)计算出的共计14次钻井液在弯管中的流体迪恩数Dni参见下表。
Figure BDA0002855138320000161
Figure BDA0002855138320000162
通过实际摩擦系数比值yi和流体迪恩数Dni拟合出三个预测模型如下：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000163
其中a＝0.0728703，b＝0.5，c＝0.4659987。
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000164
其中，a＝0.004897，b＝1.928739。
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000165
其中，a＝0.002688，b＝6.264752。
其中，三个预测模型对应的预测摩擦系数参见下表。
Figure BDA0002855138320000166
Figure BDA0002855138320000171
然后分别根据公式(8)、(9)和(10)，计算出实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2和实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2以及实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2。
计算结果为：R1 2＝0.9972，R2 2＝0.9906，R3 2＝0.991。
综上，本实施例第一钻井液中第一预测模型最为最佳预测模型，其中，最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a＝0.0728703，b＝0.5，c＝0.4659987，用于钻井液现场流变性测量用。
针对某水基泥浆(密度1280kg/m3)，使用最佳预测模型(第一预测模型)计算的粘度结果如下表，与标准的6速旋转粘度仪测量值相比，测试结果极为精准。其中θ6的偏差为0.1/0.5＝20％。
Figure BDA0002855138320000172
使用第二预测模型计算的粘度结果如下表，可以看出各项测量结果偏差很大，尤其是θ6，偏差达2.7/0.5＝540％。
Figure BDA0002855138320000181
使用第三预测模型计算的粘度结果如下表，θ6，偏差达2.7/0.5＝540％，可以看出其他参数的偏差值甚至大于第二预测模型的计算结果。
Figure BDA0002855138320000182
在实施例二中，本实施例中的弯管数据如下，弯管总体积V＝1.04L，弯管的长度len＝5.57476m，直管的内径dts＝0.01056m，第二钻井液密度密度ρ＝1953kg/m3。
通过公式(3)计算出弯管的内径dtc＝0.01051m，
Figure BDA0002855138320000183
在本具体实施例中，钻井液在管道中的流经次数i＝15次。
第二钻井液第i次钻井液在直管中的流速vsi和在弯管中的流速vci参见下表。
其中，弯管管道平均压差ΔPci/ΔLci和直管管道平均压差ΔPsi/ΔLsi也参见下表。
通过公式(1)计算和公式(2)出钻井液在弯管中流经15次的弯管摩擦系数fci和直管摩擦系数fsi也参见下表。
Figure BDA0002855138320000184
Figure BDA0002855138320000191
对应的实际摩擦系数比值yi参见下表，其中，yi＝fci/fsi。
在本实施例中，第二钻井液的钻井液粘度平均值μ＝0.026336Pa.s。
根据公式(7)计算出的共计17次钻井液在弯管中的流体迪恩数Dni参见下表。
Figure BDA0002855138320000192
Figure BDA0002855138320000193
通过实际摩擦系数比值yi和流体迪恩数Dni拟合出三个预测模型如下：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000194
其中a＝0.056479，b＝0.5，c＝0.740889。
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000201
其中，a＝0.058509，b＝1.46391。
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000202
其中，a＝0.02139，b＝3.873671。
其中，三个预测模型对应的预测摩擦系数参见下表。
Figure BDA0002855138320000203
然后分别根据公式(8)、(9)和(10)，计算出实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2和实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2以及实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2。
计算结果为：R1 2＝0.9790，R2 2＝0.9798，R3 2＝0.9782。
综上，本实施例第二钻井液中第二预测模型最为最佳预测模型，其中，最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量；其中，a＝0.058509，b＝1.46391，用于钻井液现场流变性测量用。
针对某水基泥浆(密度1952kg/m3)，使用第二预测模型计算的粘度结果如下表，与标准的6速旋转粘度仪测量值相比，测试结果极为精准。其中θ3的偏差为0.2/0.5＝40％。
Figure BDA0002855138320000211
使用第一预测模型计算的粘度结果如下表，可以看出各项测量结果偏差很大，尤其是θ3，偏差达1.1/0.5＝220％。
Figure BDA0002855138320000212
使用第三预测模型计算的粘度结果如下表，尤其是θ3，偏差达1.7/0.5＝340％,可以看出其偏差值甚至大于第一预测模型的计算结果。
Figure BDA0002855138320000213
在实施例三中，本实施例中的弯管为螺旋管，其中，弯管总体积V＝1.04L，弯管的长度len＝5.57476m，直管的内径dts＝0.01056m，第二钻井液密度密度ρ＝1227kg/m3。
通过公式(3)计算出弯管的内径dtc＝0.01051m，
Figure BDA0002855138320000214
在本具体实施例中，钻井液在管道中的流经次数i＝13次。
第二钻井液第i次钻井液在直管中的流速vsi和在弯管中的流速vci参见下表。
其中，弯管管道平均压差ΔPci/ΔLci和直管管道平均压差ΔPsi/ΔLsi也参见下表。
通过公式(1)计算和公式(2)出钻井液在弯管中流经13次的弯管摩擦系数fci和直管摩擦系数fsi也参见下表。
Figure BDA0002855138320000221
Figure BDA0002855138320000222
对应的实际摩擦系数比值yi参见下表，其中，yi＝fci/fsi。
在本实施例中，第二钻井液的钻井液粘度平均值μ＝0.01455Pa.s。
根据公式(7)计算出的共计17次钻井液在弯管中的流体迪恩数Dni参见下表。
Figure BDA0002855138320000223
Figure BDA0002855138320000224
通过实际摩擦系数比值yi和流体迪恩数Dni拟合出三个预测模型如下：
第一预测模型为：
Figure BDA0002855138320000231
其中a＝0.0645，b＝0.5，c＝0.5424。
第二预测模型为：
Figure BDA0002855138320000232
其中，a＝0.0045，b＝1.9298。
第三预测模型为：
Figure BDA0002855138320000233
其中，a＝0.0025，b＝6.2539。
其中，三个预测模型对应的预测摩擦系数参见下表。
Figure BDA0002855138320000234
然后分别根据公式(8)、(9)和(10)，计算出实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2和实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2以及实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2。
计算结果为：R1 2＝0.9923，R2 2＝0.9948，R3 2＝0.9949。
综上，本实施例第三钻井液中第三预测模型最为最佳预测模型，其中，最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量；其中，a＝0.0025，b＝6.2539，用于钻井液现场流变性测量用。
针对某水基泥浆(密度1676kg/m3)，使用第三预测模型计算的粘度结果如下表，与标准的6速旋转粘度仪测量值相比，测试结果较为准准。其中，θ6偏差为0.7/1.5＝47％,θ3偏差为0.4/0.8＝40％。
Figure BDA0002855138320000241
使用第一预测模型计算的粘度结果如下表，可以看出各项测量结果偏差很大，尤其是θ3，偏差达2.3/0.8＝287％。
Figure BDA0002855138320000242
使用第二预测模型计算的粘度结果如下表，可以看出其偏差值大于第一预测模型的计算结果，其中θ6有较大偏差1.1/1.5＝73％。
Figure BDA0002855138320000243
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。

Claims (10)

1.一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
步骤2，根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；
步骤3，根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
2.根据权利要求1所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，其特征在于，所述步骤1的fci满足公式(1)的要求，
Figure FDA0002855138310000011
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述步骤1的fsi满足公式(2)的要求，
Figure FDA0002855138310000012
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
3.根据权利要求2所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，其特征在于，所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure FDA0002855138310000021
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管总长度,单位为m。
4.根据权利要求1所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，其特征在于，所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure FDA0002855138310000022
第二预测模型为：
Figure FDA0002855138310000023
第三预测模型为：
Figure FDA0002855138310000024
其中，
Figure FDA0002855138310000025
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure FDA0002855138310000026
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure FDA0002855138310000027
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure FDA0002855138310000028
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
5.根据权利要求4所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核方法，其特征在于，所述步骤3的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure FDA0002855138310000031
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure FDA0002855138310000032
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure FDA0002855138310000033
比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型最为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量系统用；
其中，
m为样本数；
yi为实际摩擦系数比值；
Figure FDA0002855138310000034
为实际摩擦系数比值的平均值。
6.一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，其特征在于，包括以下模块：
摩擦系数计算模块，用于计算钻井液在弯管中的弯管摩擦系数fci和在直管中的直管摩擦系数fsi，其中，i为钻井液在管道中的流经次数，为不小于2的正整数；
预测模型建立模块，用于根据实际摩擦系数比值yi建立多个预测模型，其中，yi＝fci/fsi；模型选择模块，用于根据实际摩擦系数比值yi分别与多个所述预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性确定最佳预测模型。
7.根据权利要求6所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，其特征在于，所述摩擦系数计算模块中，fci满足公式(1)的要求，
Figure FDA0002855138310000041
其中，dtc为弯管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s；
ΔPci/ΔLci是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPci为长度为ΔLci段的总压差(kPa)；
所述摩擦系数计算模块的fsi满足公式(2)的要求，
Figure FDA0002855138310000042
其中，dts为直管的内径，单位为m；
ρ为钻井液密度，单位为kg/m3；
vsi为第i次钻井液在直管中的流速,单位为m/s；
ΔPsi/ΔLsi是测出的管道平均压差(kPa/m)；ΔPsi为长度为ΔLsi段的总压差(kPa)。
8.根据权利要求7所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，其特征在于，所述公式(1)中的dtc满足如公式(3)的要求：
Figure FDA0002855138310000043
其中，V为弯管总体积，单位为m3；
len为弯管总长度,单位为m。
9.根据权利要求6所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，其特征在于，所述预测模型建立模块中的所述预测模型至少包括三个，分别为：
第一预测模型为：
Figure FDA0002855138310000051
第二预测模型为：
Figure FDA0002855138310000052
第三预测模型为：
Figure FDA0002855138310000053
其中，
Figure FDA0002855138310000054
为第一预测模型的预测摩擦系数；
Figure FDA0002855138310000055
为第二预测模型的预测摩擦系数；
Figure FDA0002855138310000056
为第三预测模型的预测摩擦系数；
a,b,c为管道摩擦系数间的关系常量；
其中，Dni为第i次钻井液在弯管中的流体迪恩数，满足公式(7)要求；
Figure FDA0002855138310000057
其中，
μ为钻井液粘度,Pa.s；
vci为第i次钻井液在弯管中的流速,单位为m/s。
10.根据权利要求9所述的一种弯管钻井液流变性测量的离线校核系统，其特征在于，所述模型选择模块的具体操作为：
实际摩擦系数比值yi与第一预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R1 2满足公式(8)要求
Figure FDA0002855138310000058
实际摩擦系数比值yi与第二预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R2 2满足公式(9)要求
Figure FDA0002855138310000061
实际摩擦系数比值yi与第三预测模型的预测摩擦系数比值之间相关性R3 2满足公式(10)要求
Figure FDA0002855138310000062
比较R1 2、R2 2和R3 2之间的大小，选择相关性最好的预测模型最为最佳预测模型，所述最佳预测模型中的管道摩擦系数间的关系常量a,b,c用于钻井液现场流变性测量用；
其中，
m为样本数；
yi为实际摩擦系数比值；
Figure FDA0002855138310000063
为实际摩擦系数比值的平均值。
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