一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法，它包括以下過程：1)建立兩條鉆井液檢測管路，所述的兩條鉆井液檢測管路均設(shè)置有調(diào)壓裝置、壓力傳感器和密度計(jì)；2)調(diào)節(jié)兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓強(qiáng)并使兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓強(qiáng)不相同；3)采集兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的壓強(qiáng)和密度信息；4)計(jì)算鉆井液中氣泡體積的相對變化量；5)根據(jù)波義耳—馬略特定律可得鉆井液中氣泡的體積。本發(fā)明不僅能夠檢測不同壓強(qiáng)和溫度時(shí)鉆井液中氣泡體積相對變化量，而且能夠檢測不同壓強(qiáng)和溫度時(shí)鉆井液中氣泡的體積，通過檢查鉆井液的變化情況，準(zhǔn)確掌握鉆井液的流變性能變化，有利于鉆井作業(yè)。
【專利說明】一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉆井液檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及 氣泡體積的檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油開采過程中，鉆井液具有攜帶巖屑，減少鉆頭的磨損，平衡井壁巖石側(cè)壓力， 防止井壁坍塌，平衡地層壓力，以及防止井噴、井漏等重要作用，鉆井液中氣泡的含量對鉆 井液能否充分發(fā)揮上述作用具有重要影響。
[0003] 對于鉆井液而言，其內(nèi)部所含的氣泡主要有以下三種來源：1、當(dāng)鉆遇含氣地層時(shí)， 地層中的氣體均易擴(kuò)散或侵入鉆井液中；2、鉆井液中的某些化學(xué)成分受高溫分解及發(fā)酵產(chǎn) 生氣體；3、鉆井液通過地面循環(huán)時(shí)，容易使空氣侵入鉆井液。鉆井液中的氣泡含量及其變化 會影響鉆井液的密度和質(zhì)量流量等參數(shù)，同時(shí)，鉆井液中所含的氣泡還會使鉆井液的流變 性能變差，不利于鉆井作業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服以上技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣 泡體積的檢測方法，其能夠有效檢測鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種鉆井液中氣泡體積相對變化量 及氣泡體積的檢測方法，其特征是，包括以下過程：
[0006] 1)建立兩條鉆井液檢測管路，所述的兩條鉆井液檢測管路的輸入端分別連接同一 條鉆井液輸送干線，且每一條鉆井液檢測管路均設(shè)置有調(diào)壓裝置、壓力傳感器和密度計(jì)；
[0007] 2)調(diào)節(jié)兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓強(qiáng)并使兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓 強(qiáng)不相同；
[0008] 3)采集兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的壓強(qiáng)和密度信息；
[0009] 4)計(jì)算鉆井液中氣泡體積的相對變化量： m
[0010] 根據(jù)密度定義：P= ]7，可知兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的鉆井液體積如式1 和式2所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法，其特征是，包括以下過 程： 1) 建立兩條鉆井液檢測管路，所述的兩條鉆井液檢測管路的輸入端分別連接同一條鉆 井液輸送干線，且每一條鉆井液檢測管路均設(shè)置有調(diào)壓裝置、壓力傳感器和密度計(jì)； 2) 調(diào)節(jié)兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓強(qiáng)并使兩條鉆井液檢測管路中鉆井液壓強(qiáng)不 相同； 3) 采集兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的壓強(qiáng)和密度信息； 4) 計(jì)算鉆井液中氣泡體積的相對變化量： 根據(jù)密度定義：
，可知兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的鉆井液體積如式1和 式2所示：
則兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的鉆井液的體積之差A(yù)V為：
式1至式3中，Pi和P^分別為兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的密度，' 和V2分別為 兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量鉆井液的體積， 由于鉆井液主要由液相、固相及氣泡等成分組成，液相和固相具有不可壓縮性，造成兩 條鉆井液檢測管路中的單位質(zhì)量的鉆井液存在體積差的主要原因是不同壓強(qiáng)的兩條鉆井 液檢測管路中的鉆井液所含的氣泡體積不同，因此，兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的鉆 井液中氣泡體積相對變化量AV'為：
式4中，％'和V2'分別為兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量鉆井液的氣泡體積，pJPP2分別為兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的密度； 5) 根據(jù)波義耳一馬略特定律可得鉆井液中氣泡的體積：
式5和式6中，V和％'分別為兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量鉆井液的氣泡體積，Pi和P2分別為兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的密度，Pi和P2分別為兩條鉆井液檢測管 路中鉆井液的壓強(qiáng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法， 其特征是，所述鉆井液中氣泡的體積的具體計(jì)算過程為： 在某一溫度時(shí)，保持兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的壓強(qiáng)，由波義耳一馬略特定律得， 兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的流經(jīng)密度計(jì)的鉆井液中所含的氣泡體積之間滿足函數(shù) 關(guān)系PJ/ =P2V2'，因此，兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量的鉆井液中氣泡體積相對變化量 為u
，由此可得：
式5和式6中，V和％'分別為兩條鉆井液檢測管路中單位質(zhì)量鉆井液的氣泡體積，Pi和P2分別為兩條鉆井液檢測管路中鉆井液的密度，Pi和P2分別為兩條鉆井液檢測管 路中鉆井液的壓強(qiáng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方 法，其特征是，所述的兩條鉆井液檢測管路并聯(lián)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方 法，其特征是，所述的兩條鉆井液檢測管路串聯(lián)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方 法，其特征是，所述兩條鉆井液檢測管路中的密度計(jì)性能指標(biāo)相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鉆井液中氣泡體積相對變化量及氣泡體積的檢測方法， 其特征是，所述兩條鉆井液檢測管路中的密度計(jì)均采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。
【文檔編號】E21B21/08GK104405317SQ201410510620
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】宋方臻, 李棟, 宋波, 馬玉真, 王新華, 陶立英 申請人:濟(jì)南大學(xué)