[發明專利]一種非連續獲取充氣鉆井井下壓力脈沖的方法

有效

• 申請號: 201210157705.5
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102661146A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 孟英峰;朱寬亮;李皋;陳一健;魏納;徐小峰;宋巍;李紅濤;趙之;馬驍;鐘水清
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/18
• 分類號: E21B47/18;E21B21/14
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 劉世平

技術領域

本發明涉及一種在充氣鉆井施工中獲取井下壓力脈沖的方法，尤其是一種非連續獲取充氣鉆井井下壓力脈沖的方法，為獲取隨鉆測量信號、安全定向鉆進提供了依據。

背景技術

隨著多種類型的油氣資源不斷被開發利用，低壓低滲油氣田的勘探開發越來越受到人們的重視，因此欠平衡鉆井技術得到了前所未有的發展。充氣鉆井是欠平衡鉆井中最經濟適用的一種方式，它是一種在鉆進過程中通過空壓機將一定量的可壓縮氣體（主要是空氣和氮氣）注入到鉆井液中作為循環介質的工藝技術，降低泥漿的當量密度，以此來達到降低井底壓力的目的，主要用于實現窄密度窗口條件下的安全鉆進。其具有提速增效和儲層保護的優點，目前已成為我國油氣田開發的主導技術之一，尤其適用于超深井、大位移定向井等。由于充氣鉆井施工時在鉆井液中混入氣相，使得井下壓力脈沖能量在傳播中大幅度降低，當脈沖信號衰減到低于地面傳感器的檢測精度時就無法獲取有效的井眼軌跡參數。因此，氣體注入量對信號接收的影響顯得異常重要，在鉆井的過程中氣相所占的比例需要嚴格的進行控制，氣相所占的比例需保持在較低的水平，這樣雖然可以持續地獲得脈沖信號，但會使得鉆井效率無法得到顯著的提高。研究表明：當環空持氣率高于12%時（不同的隨鉆測量設備，該值不同），地面傳感器無法有效地接收脈沖信號。因此，有必要針對充氣鉆井的特點，當MWD信號傳輸允許的最大注氣量不能滿足欠平衡鉆井的需求時，發明一種能夠在保證井底處于欠平衡條件下有效獲取井下壓力脈沖的方法，指導現場實時獲取井下各項參數：壓力、方位、井斜等，保證安全定向鉆進。

發明內容

為了解決鉆桿內部在較高持氣率情況下地面檢測設備不能接收脈沖信號的問題，本發明提供了一種非連續獲取充氣鉆井井下壓力脈沖的方法，該方法采用間斷注氣的方式，通過計算合理的停氣時間，既可以保證信號傳輸的要求，又可滿足井底始終處于欠平衡狀態。

本發明解決其技術問題所采用的非連續獲取充氣鉆井井下壓力脈沖的方法，包括以下步驟：

A、保持注液量不變，逐漸增大注氣量。待無井下壓力脈沖反饋信號時，該注氣量條件下的最大持氣率即為臨界持氣率上限，即隨鉆測量設備的持氣率門限值；

B、當地面檢測設備無法接收到信號時，打開放氣閥門排出氣體，立即停止注氣，保持注入鉆井液；

C、當地面檢測設備可以接收到脈沖信號，關閉放氣閥門，以停氣前最后時刻相同的注氣量注入氣體。

進一步的是，在A步驟中，增大注氣量是按時間段間隔調整的。

進一步的是，每調整一次注氣量的間隔時間段為：信號下行時間+信號上行時間+信號反饋時間+穩定測試時間。

進一步的是，在A步驟中，鉆進液和氣體首先經過混合器充分混合后再注入。

進一步的是，在B步驟中，需要計算合理的停氣時間。若在儀器允許的最大持氣率范圍內的極限停氣時間能保證井底的欠平衡狀態，則利用合理的停氣時間可以獲取井下脈沖信號，否則需更換持氣率門限值更高的隨鉆測量設備。

進一步的是，注液是通過往復式泥漿機注入的，注氣是通過氣體增壓機注入的。

本發明的有益效果是：一種非連續獲取充氣鉆井井下壓力脈沖的方法針對隨鉆測量工具通過保持注液量和改變注氣量的方法，判斷在該注氣量下地面信號的接收情況，以獲取該工具所允許的臨界持氣率上限。臨界持氣率上限范圍內設定充氣鉆井相關參數：鉆井液排量、注氣量和立壓等，保證井底處于欠平衡狀態的同時，也確保地面檢測設備準確實時接收到井下壓力脈沖信號。在進行上述操作時，鉆井液和氣體首先經過混合器充分混合后再注入，避免氣體產生滑脫形成段塞流而影響信號的接收。該技術方法解決了鉆桿內部在高持氣率下無法獲取井下壓力脈沖難題的同時，又保證了井底處于欠平衡狀態，提高了鉆井效率，也指導現場實時獲取井下各項參數：壓力、方位、井斜等，保證安全定向鉆進。

附圖說明

圖1是本發明所涉及的設備示意圖；

圖中零部件、部位及編號：鉆井液1、往復式泥漿機2、混合器3、立管管道4、三相旋塞閥5、單向閥6、流量計7、針閥8、放氣管9、氣體增壓機10、氣源11。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

本發明包括以下步驟：

A、保持注液量不變，逐漸增大注氣量。待無井下壓力脈沖反饋信號時，該注氣量條件下的最大持氣率即為臨界持氣率上限，即隨鉆測量設備的持氣率門限值；