确定固井水泥体系堆积率的方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种确定固井水泥体系堆积率的方法及装置，该方法包括：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。本申请实施例可获得更为准确的固井水泥体系堆积率，从而有利于获得较优的固井水泥体系的配伍组成。

【技术实现步骤摘要】
确定固井水泥体系堆积率的方法及装置
本申请涉及固井工程
，尤其是涉及一种确定固井水泥体系堆积率的方法及装置。
技术介绍
固井水泥体系堆积率是固井水泥体系中固体颗粒实际体积与表观体积的比值。固井水泥体系的堆积率反映了固井水泥体系体系中固体颗粒堆积的密实性，其大小对水泥浆体系的性能具有重大影响，并最终会影响到油气井的固井质量和环空的长期密封完整性。因此，准确确定固井水泥体系堆积率具有重要意义。目前在混凝土领域，有许多学者对堆积率计算方法进行了研究，并发展了诸如线性堆积模型、CPM模型等经典模型，但其主要是针对骨料、水泥和外掺料组成的水泥砂浆，材料颗粒粒径较大。而固井水泥体系材料颗粒较小，范围主要在0.1～160μm之间。然而，因受范德华力和静电引力的影响不同，适用于大颗粒堆积的计算方法，往往并不能应用于计算小颗粒堆积。因此，目前固井中用得较多的是三元堆积模型，在该方法中，每种材料的粒径采用平均粒径进行计算，这种方法可以大体得到颗粒的堆积程度。而实际上固井材料是有一定范围粒度分布的，因此，用平均粒径估算方式一般难以准确固井水泥体系堆积率。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种确定固井水泥体系堆积率的方法及装置，以获得更为准确的固井水泥体系堆积率。为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种确定固井水泥体系堆积率的方法，包括：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，根据以下公式确定每个粒组单独存在时的堆积率：εi＝0.485+0.06×ln(di/90)其中，εi为第i个粒组单独存在时的堆积率di为第i个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，根据以下公式确定每个粒组中所有颗粒的体积分数：ηj＝δ1k1j+δ2k2j+...+δnknj(j＝1,2,...,m)其中，ηj为第j个粒组中所有颗粒的体积分数，δn为固井水泥体系的第n种固井材料在固井水泥体系中所占的体积分数，knj为固井水泥体系的第n种固井材料在第i个粒组中所占的体积分数。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，根据以下公式确定每个粒组的松动效应值：l(i,j)＝[1-(dj/di)2]3.1+3.1×(dj/di)2×[1-(dj/di)2]2.9其中，l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，根据以下公式确定每个粒组的墙壁效应值：w(i,j)＝[1-(di/dj)2]1.3其中，w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，根据以下公式确定各粒组的堆积率；其中，γi为第i个粒组的堆积率；εi为第i个粒组单独存在时的堆积率；w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值；l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值；ηj为第i个粒组中所有颗粒的体积分数。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，所述根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率，包括：确定由各粒组的堆积率所构成的堆积率集合；确定所述堆积率集合中的最小值，并将所述最小值确定为固井水泥体系堆积率。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，通过以下公式获得粒组的特征粒径；其中，di为第i个粒组的特征粒径，dimin为第i个粒组中颗粒的最小粒径，dimax为第i个粒组中颗粒的最大粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，所述指定数量包括11个。另一方面，本申请实施例还提供了一种确定固井水泥体系堆积率的装置，包括：粒度分布曲线确定模块，用于确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；粒组堆积率确定模块，用于对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；体系堆积率确定模块，用于根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，根据以下公式确定每个粒组单独存在时的堆积率：εi＝0.485+0.06×ln(di/90)其中，εi为第i个粒组单独存在时的堆积率di为第i个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，根据以下公式确定每个粒组中所有颗粒的体积分数：ηj＝δ1k1j+δ2k2j+...+δnknj(j＝1,2,...,m)其中，ηj为第j个粒组中所有颗粒的体积分数，δn为固井水泥体系的第n种固井材料在固井水泥体系中所占的体积分数，knj为固井水泥体系的第n种固井材料在第i个粒组中所占的体积分数。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，根据以下公式确定每个粒组的松动效应值：l(i,j)＝[1-(dj/di)2]3.1+3.1×(dj/di)2×[1-(dj/di)2]2.9其中，l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，根据以下公式确定每个粒组的墙壁效应值：w(i,j)＝[1-(di/dj)2]1.3其中，w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，根据以下公式确定各粒组的堆积率；其中，γi为第i个粒组的堆积率；εi为第i个粒组单独存在时的堆积率；w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值；l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值；ηj为第i个粒组中所有颗粒的体积分数。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，所述根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率，包括：确定由各粒组的堆积率所构成的堆积率集合；确定所述堆积率集合中的最小值，并将所述最小值确定为固井水泥体系堆积率。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的装置，通过以下公式获得粒组的特征粒径；其中，di为第i个粒组的特征粒径，dimin为第i个粒组中颗粒的最小粒径，dimax为第i个粒组中颗粒的最大粒径。本申请实施例的确定固井水泥体系堆积率的方法，所述指定数量包括11个。另一方面，本申请实施例还提供了一种确定固井水泥体系堆积率的装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。另一方面，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，包括：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。

【技术特征摘要】
1.一种确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，包括：确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。2.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个粒组单独存在时的堆积率：εi＝0.485+0.06×ln(di/90)其中，εi为第i个粒组单独存在时的堆积率di为第i个粒组的特征粒径。3.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个粒组中所有颗粒的体积分数：ηj＝δ1k1j+δ2k2j+...+δnknj(j＝1,2,...,m)其中，ηj为第j个粒组中所有颗粒的体积分数，δn为固井水泥体系的第n种固井材料在固井水泥体系中所占的体积分数，knj为固井水泥体系的第n种固井材料在第i个粒组中所占的体积分数。4.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个粒组的松动效应值：l(i,j)＝[1-(dj/di)2]3.1+3.1×(dj/di)2×[1-(dj/di)2]2.9其中，l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。5.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个粒组的墙壁效应值：w(i,j)＝[1-(di/dj)2]1.3其中，w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值，di为第i个粒组的特征粒径；dj为第j个粒组的特征粒径。6.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，根据以下公式确定各粒组的堆积率；其中，γi为第i个粒组的堆积率；εi为第i个粒组单独存在时的堆积率；w(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的墙壁效应值；l(i,j)为第j个粒组对第i个粒组的松动效应值；ηj为第i个粒组中所有颗粒的体积分数。7.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，所述根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率，包括：确定由各粒组的堆积率所构成的堆积率集合；确定所述堆积率集合中的最小值，并将所述最小值确定为固井水泥体系堆积率。8.如权利要求2、4或5所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，通过以下公式获得粒组的特征粒径；其中，di为第i个粒组的特征粒径，dimin为第i个粒组中颗粒的最小粒径，dimax为第i个粒组中颗粒的最大粒径。9.如权利要求1所述的确定固井水泥体系堆积率的方法，其特征在于，所述指定数量包括11个。10.一种确定固井水泥体系堆积率的装置，其特征在于，包括：粒度分布曲线确定模块，用于确定固井水泥体系的粒度分布曲线，并将所述粒度分布曲线分割成指定数量的粒组；粒组堆积率确定模块，用于对于每个粒组，确定其单独存在时的堆积率、该粒组中所有颗粒的体积分数、该粒组的松动效应值和该粒组的墙壁效应值；并据此确定各粒组的堆积率；体系堆积率确定模块，用于根据各粒组的堆积率确定固井水泥体系堆积率。11.如权利要求10所述的确定固井水泥体系堆积率的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧婷，于永金，靳建洲，徐明，刘硕琼，袁进平，刘斌辉，丁志伟，纪宏飞，冯宇思，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11