随着钻井作业地域和深度的不断拓展,钻杆需要应对更加严苛的工作环境,导致钻井过程中钻杆刺漏失效事故时有发生,由于钻井液循环流动通道的特殊性,钻杆刺漏失效的早期监测及井下定位难度较大。研究刺漏工况下井筒内的钻井液循环流动规律,借助现场常见钻井参数及水力学分析,实现钻杆刺漏的早期诊断及定位,对钻井作业提速增效、降低风险具有重要意义。本文通过理论分析,基于伯努利方程和节流效应,建立了钻杆刺漏工况下井筒内钻井液循环流动的水力学模型及其迭代求解算法,可以实现刺漏工况下井筒内压力场分布预测,预测结果的平均误差为4.7%;以此为基础,结合分段线性拟合及综合概率分析模型,建立了基于自适应模式识别的钻杆刺漏事故早期监测方法,利用现场常见水力参数诊断刺漏事故并预测事故发生概率。在事故案例中,本文提出的刺漏早期检测方法所需的诊断时间比现场方法提前了16分钟,具有良好的灵敏性及抗干扰能力。考虑井筒内钻井液循环路径的特点,设计并开展了刺漏工况下钻井液循环流动模拟实验,结果表明:刺漏点位置越靠近井底,刺漏失效对正常钻井液循环的影响越小,也越难以被检测;在刺漏孔几何特征一定的条件下,刺漏点两侧压差与分流流量的平方呈线性关系,刺漏分流系数为定值。结合实验结论,建立了钻杆刺漏点位置反演方法,通过立压、泵排量等钻井水力参数确定井下刺漏点位置,利用实验数据对刺漏点位置反演方法的准确性进行验证,结果显示预测结果误差为1.2%。最后,综合考虑钻杆刺漏事故模式识别诊断方法及刺漏点位置反演算法的使用条件,提出了一套适用于钻井现场的钻杆刺漏事故早期监测及定位流程,并开发了钻杆刺漏早期监测及刺漏点定位一体化软件,为钻井现场实现钻杆刺漏失效事故的早期监测及井下刺漏点位置定位提供一定的理论指导。