1.一种基于控制油气上窜速度为零的钻井液吊灌体积计算方法,其特征是:包括以下步骤:一、发现井漏失返后,充分循环钻井液,掌握油气上窜速度;二、根据井筒温度、压力分布计算油气、钻井液在井筒中的密度分布;(1)停钻后井筒温度的分布等效为地层温度,通过每隔一百米选择一个点,利用迭加方法计算得到井筒压力及钻井液密度分布;(2)根据温压场计算天然气在井下的密度;三、结合井眼尺寸、钻具组合计算停钻静止过程中油气不再上窜的临界漏失速度;四、基于临界漏失速度确定静止期间钻井液的吊灌体积: ,其中: V 为钻井液吊灌体积,m 3 ; t 为时间,s;五、一段时间后进行液面监测,通过液面变化情况,确定吊灌体积是否合理;(1)当液面与之前液面相等,则说明钻井液吊灌体积满足静止期间的吊灌需求;(2)当液面高于之前液面,减少钻井液吊灌量;当液面低于之前液面,增加钻井液吊灌量;(3)当液面稳定后,准备起钻;六、根据油气上窜速度反推气泡在井筒中的尺寸大小;七、结合井眼尺寸、钻具组合,得到起钻过程中钻井液速度及起钻期间钻井液粘度变化;八、计算气泡在起钻过程受到扰动后的运移速度;根据气泡在钻井液中的运移速度计算方法得到起钻扰动过程气泡的上升速度,根据下式可计算气泡在起钻期间的实际运移速度为: ,其中: 为实际气泡上移速度,m/s; v g 为起钻波动影响下气泡上移速度,m/s; C 0 为分布系数;九、以钻井液下降速度大于油气上窜速度为基本原则,得到临界漏失速度及钻井液吊灌体积;十、依据漏失压差及漏失速度之间的函数关系计算应维持的漏失压差: ,其中:Δ p 为漏失压差,MPa; a , b 为漏失压差计算系数;十一、每起出三柱钻柱或一柱钻铤采用液面监测技术监测此时的液面高度,并与液面进行对比,根据液面变化高度确定后续操作流程;(1)当液面与之前液面相等,则说明钻井液吊灌体积满足起钻期间的吊灌需求,此时继续按照该体积继续灌浆;(2)当液面高于之前液面,需要判断液面高出部分是由钻井液灌入体积过多造成的,还是由于灌浆量不足导致溢流加剧造成的;判断方法为静止观察,若液面下降则说明钻井液吊灌量过量;(3)当液面低于之前液面,说明钻井液吊灌量不足,需要增加钻井液吊灌体积;十二、起钻到达目标井段后,进行其他操作。
2.根据权利要求1所述的基于控制油气上窜速度为零的钻井液吊灌体积计算方法,其特征是:步骤三中的具体方法包括如下:(1)静止期间钻井液下降速度与漏失速度的关系式如下所示: ,其中: v ms 为静止期间钻井液下降速度,m/s; v loss 为漏失速度,m 3 /h; D w 为井眼直径,m; D d 为钻杆直径,m;(2)基于钻井液下降速度与油气上窜速度平衡的原则计算得到临界漏失速度; ,其中: v gm 为油气上窜速度,m/s。
3.根据权利要求2所述的基于控制油气上窜速度为零的钻井液吊灌体积计算方法,其特征是:步骤六中的具体步骤包括如下:(1)单气泡在静止流体中的运移速度计算方法如下: ,其中: d 为油滴/气泡直径,m; v 为单气泡在静液柱中上移速度,m/s; ρ g 为气体密度,g/cm 3 ; ρ m 为井底钻井液密度,g/cm 3 ; C d 为阻力系数,无量纲;(2)由于气泡之间互相存在影响,修正后气泡在钻井液中的运移速度见式: ,其中:α为含气率; 为修正系数;(3)其中C d 为阻力系数,可通过式计算得到: ,其中:Re为雷诺数;(4)气泡在静液柱中运移的雷诺数计算方法见式: ,其中: K 为稠度系数,Pa·s^n;通过现场测得的油气上窜速度,结合上式计算得到气泡尺寸。
4.根据权利要求3所述的基于控制油气上窜速度为零的钻井液吊灌体积计算方法,其特征是:步骤七中的具体步骤包括如下:(1)钻具起出过程钻井液会补充至原钻具位置,且随着起钻速度越快,钻井液补充速度越快;钻井液环空液速与起钻速度的关系见下式: ,其中: v m 为环空液速,m/s; v q 为起钻速度,m/s;(2)由于钻井液存在剪切稀释作用,因此随着钻井液流动,钻井液的粘度通过下式进行计算得到: , ,其中:γ为剪切速率,s -1 ; μ p 为钻井液粘度,Pa·s。
5.根据权利要求4所述的基于控制油气上窜速度为零的钻井液吊灌体积计算方法,其特征是:步骤九中的具体步骤包括如下:(1)起钻期间钻井液下降速度的计算方法如下所示: ,其中: v mu 为起钻期间钻井液下降速度,m/s;(2)基于钻井液下降速度大于油气上窜速度这一基本原则,得到钻井液所需临界漏失速度计算方法,当漏失速度大于10m 3 /h时,降低起钻速度重新计算,当速度降至0.1m/s时,漏失速度仍大于10m 3 /h,按照0.1m/s速度起钻: ;(3)钻井液灌入体积与起出钻柱之间的倍数关系K B 计算方法为: ,其中: L 为起出钻柱高度,m; V 钻柱 为钻柱体积; K B 为钻井液灌入体积与起出钻柱之间的倍数关系。