[發(fā)明專(zhuān)利]海底鉆井的鉆井液選擇方法和其在鉆井深度計(jì)算中的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610101662.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107120107B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張輝;柯珂;王磊;張進(jìn)雙;王果;孫連忠;郭瑞昌;孫連環(huán)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/001
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/001;E21B21/00
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 張少輝;劉華聯(lián)

本發(fā)明涉及海底鉆井的鉆井液選擇方法和其在鉆井深度計(jì)算中的用途。在鉆井過(guò)程中，相鄰的鉆井深度區(qū)域的當(dāng)量鉆井液密度不同。該方法包括以下步驟，步驟一：在鉆井過(guò)程中，基于上層鉆井深度區(qū)域H_cs的下游末端處恒定的壓強(qiáng)P1、相鄰的下層鉆井預(yù)定深度H和在下層鉆井預(yù)定深度H的范圍內(nèi)預(yù)用的鉆井液的密度ρ_H得到預(yù)定深度H處的壓強(qiáng)P3與密度ρ_H的關(guān)系，步驟二：由壓強(qiáng)P3大于預(yù)定深度H處的地層孔隙壓強(qiáng)P4并且小于預(yù)定深度H處的地層破裂壓強(qiáng)P5，得到密度ρ_H的范圍；步驟三：在密度ρH的范圍內(nèi)選擇該使用的鉆井液。根據(jù)本發(fā)明的方法，并不需要將海底井口處的壓力保持為不變，大大擴(kuò)大了鉆井液的密度選擇范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種用于海底鉆井的鉆井液選擇方法。本發(fā)明還涉及這種方法在鉆井深度計(jì)算中的用途。

背景技術(shù)

在深水及超深水鉆井中，由于海水段缺失上覆巖層壓力，使得地層破裂壓力低，導(dǎo)致鉆井液的安全密度范圍非常窄。為了適應(yīng)這種鉆井環(huán)境，目前通常使用雙梯度鉆井方法。在這種雙梯度鉆井方法中，通常會(huì)采取措施來(lái)降低海底井口位置處的環(huán)空壓力，使之等于或接近于相同深度處的海水靜液柱壓力(即海底井口位置處的當(dāng)量鉆井液密度等于海水密度)，從而使得井筒環(huán)空中的壓力變化曲線能夠更好的適應(yīng)于深水地層安全壓力范圍的變化趨勢(shì)。

然而，在上述方法中，海底井口處的壓力(或壓強(qiáng))保持為不變，這導(dǎo)致在鉆井液的密度選擇方面仍受到較大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于海底鉆井的鉆井液選擇方法。根據(jù)本發(fā)明的方法，將與該層相鄰的上層鉆井深度區(qū)域的下游末端處的壓力保持不變，無(wú)需將海底井口處的壓力保持為不變，大大擴(kuò)大了鉆井液的密度選擇范圍。本發(fā)明還涉及這種鉆井液選擇方法在鉆井深度計(jì)算中的用途。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于海底鉆井的鉆井液選擇方法。在該方法中，在鉆井過(guò)程中，相鄰的鉆井深度區(qū)域的當(dāng)量鉆井液密度不同，該方法包括以下步驟。步驟一：在鉆井過(guò)程中，基于上層鉆井深度區(qū)域H_cs的下游末端處恒定的壓強(qiáng)P1、相鄰的下層鉆井預(yù)定深度H和在下層鉆井預(yù)定深度H的范圍內(nèi)預(yù)使用的鉆井液的密度ρ_H得到預(yù)定深度H處的壓強(qiáng)P3與密度ρ_H的關(guān)系；步驟二：由壓強(qiáng)P3大于預(yù)定深度H處的地層孔隙壓強(qiáng)P4并且小于預(yù)定深度H處的地層破裂壓強(qiáng)P5，得到密度ρ_H的范圍；步驟三：在密度ρ_H的范圍內(nèi)選擇預(yù)使用的鉆井液。

根據(jù)本發(fā)明的方法，在計(jì)算預(yù)定深度H處所需使用的鉆井液的密度ρ_H時(shí)，使用了與該層相鄰的上層鉆井深度區(qū)域的下游末端處恒定的壓強(qiáng)作為參考基準(zhǔn)，而非海底井口處的壓強(qiáng)為參考基準(zhǔn)。隨著鉆進(jìn)深度逐漸加深，不同預(yù)定深度的參考基準(zhǔn)也是逐漸移動(dòng)到地層深處。由此，根據(jù)本發(fā)明的方法計(jì)算得到的預(yù)定深度處的壓強(qiáng)P3能夠更加準(zhǔn)確地反映該預(yù)定深度區(qū)域的壓強(qiáng)環(huán)境，根據(jù)本發(fā)明的方法得到鉆井液的密度ρ_H的范圍也自然更加適用于該預(yù)定深度區(qū)域。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的方法得到的鉆井液的密度ρ_H的范圍大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的鉆井液的密度的范圍。由此，在鉆井過(guò)程中，施工人員能夠在更大的安全范圍內(nèi)選擇鉆井液，這能夠極大地降低鉆井成本。

在一個(gè)實(shí)施例中，在上層鉆井深度區(qū)域H_cs內(nèi)安裝有套管，壓強(qiáng)P1對(duì)應(yīng)于套管下游末端處的壓強(qiáng)。通常，在鉆井過(guò)程中，只有在完成一定深度區(qū)域的鉆進(jìn)并且在該深度區(qū)域安裝套管和套管鞋之后，才會(huì)對(duì)下一層深度區(qū)域進(jìn)行鉆進(jìn)，同時(shí)鉆井液也會(huì)相應(yīng)地更換，因此選擇上層鉆井深度區(qū)域內(nèi)的套管的下游末端處的壓強(qiáng)作為P1更加方便。

在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟一中，壓強(qiáng)P3與密度ρ_H的關(guān)系由下式來(lái)表示：

P3＝P1+ρ_Hg(H-H_cs)。