[發(fā)明專利]一種用于實(shí)現(xiàn)鉆井全過(guò)程的環(huán)空壓力測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610119069.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105672992A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐雪平;盛利民;竇修榮;鄧樂(lè);王家進(jìn);王鵬;藍(lán)蓉;艾維平;呂海川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/06
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/06
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)日為2014年5月29日、申請(qǐng)?zhí)枮?014102329418、發(fā)明 名稱為“全程環(huán)空壓力測(cè)量方法及裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。涉及的 是石油、天然氣鉆完井作業(yè)的一種全程環(huán)空壓力測(cè)量方法及裝置，用于鉆井全 過(guò)程的井眼環(huán)空壓力實(shí)時(shí)檢測(cè)，以指導(dǎo)安全進(jìn)行鉆井施工，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，預(yù) 防井下復(fù)雜情況和事故，確保安全快速鉆完井作業(yè)。

背景技術(shù)

鉆井作業(yè)包括起下鉆、鉆進(jìn)、接單根、循環(huán)、劃眼等作業(yè)，在鉆井作業(yè)過(guò) 程中，有多種因素會(huì)導(dǎo)致井下壓力變化，如鉆柱上下活動(dòng)速度、開(kāi)停泵作業(yè)、 排量變化、鉆柱轉(zhuǎn)速、機(jī)械鉆速、井眼凈化情況、井眼環(huán)空幾何尺寸、井眼軌 跡、鉆井液流變性能、巖屑大小和密度等。在工程實(shí)踐中，要避免因操作和施 工參數(shù)不當(dāng)而造成井下壓力波動(dòng)超出允許范圍，防止由此引起的井下復(fù)雜情況 和事故，如快速起下鉆引起的抽吸和激動(dòng)壓力、停泵引起的井底壓力快速減小， 以及開(kāi)泵和劃眼造成的壓力波動(dòng)。

在大位移鉆井作業(yè)中，由于穩(wěn)斜段長(zhǎng)，且井斜角大，隨著鉆井進(jìn)尺的增加， 環(huán)空沿程流動(dòng)壓耗增加，垂深增加緩慢，從而導(dǎo)致鉆井液當(dāng)量循環(huán)密度(ECD) 增加明顯；同時(shí)大位移井存在嚴(yán)重偏心環(huán)空和螺旋流，以及井眼凈化問(wèn)題突出， 容易引起ECD超過(guò)允許值。此外，在高溫高壓深井、海上深水鉆井、小井眼鉆 井、復(fù)雜地層窄密度窗口鉆井，以及欠平衡鉆井作業(yè)都需要精確實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)鉆 井全過(guò)程環(huán)空壓力及變化情況，及時(shí)上傳重要數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工決策和安全鉆完 井作業(yè)；也利于鉆井事后分析，為以后的鉆井設(shè)計(jì)和施工參數(shù)制定提供參考。

全過(guò)程中監(jiān)測(cè)鉆井環(huán)空壓力數(shù)據(jù)量大，目前MWD/LWD數(shù)據(jù)傳輸速率還很低， 因此迫切需要一種既可滿足全程環(huán)空壓力監(jiān)測(cè)需求，又需智能檢測(cè)出抽吸、激 動(dòng)壓力等重要參數(shù)，并適時(shí)上傳的一種全程環(huán)空壓力測(cè)量方法和裝置，為安全 鉆井施工作業(yè)提供指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供涉及鉆井全過(guò)程 環(huán)空壓力測(cè)量的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)開(kāi)、停泵狀態(tài)下參數(shù)測(cè)量功能，智能檢測(cè)鉆井 作業(yè)過(guò)程中的最大波動(dòng)壓力、靜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定壓力和柱內(nèi)外壓差變化等重要數(shù)據(jù)， 并適時(shí)上傳地面系統(tǒng)供綜合分析，預(yù)防井下復(fù)雜情況和事故，指導(dǎo)安全快速鉆 完井作業(yè)，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和鉆井成本。

具體的，本發(fā)明采用了一種用于實(shí)現(xiàn)鉆井全過(guò)程的環(huán)空壓力測(cè)量裝置，包 括PWD(PressureWhileDrilling)工具、儀器連續(xù)供電設(shè)備、開(kāi)停泵檢測(cè)判 斷部件、以及MWD(MeasurementWhileDrilling)數(shù)據(jù)通訊工具，所述PWD工 具上裝有柱內(nèi)和環(huán)空壓力傳感器，用于測(cè)量鉆柱內(nèi)外的鉆井液流體壓力、監(jiān)測(cè) 鉆井液循環(huán)狀態(tài)和鉆頭壓降，所述PWD上還裝有軸向加速度傳感器，用于檢測(cè) 鉆柱軸向運(yùn)動(dòng)情況及計(jì)算鉆柱軸向移動(dòng)距離，在接鉆桿坐卡等暫停鉆柱上下運(yùn) 動(dòng)時(shí)，利用環(huán)空壓力傳感器測(cè)量鉆柱軸向靜止環(huán)空壓力，當(dāng)起下鉆、鉆進(jìn)等鉆 柱運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量環(huán)空壓力，利用軸向加速度傳感器計(jì)算相近兩次鉆柱軸向靜止 間的移動(dòng)距離及鉆柱上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鉆柱相對(duì)移動(dòng)距離，對(duì)應(yīng)的鉆柱運(yùn)動(dòng)環(huán)空 壓力，根據(jù)上述信息，計(jì)算鉆柱上下運(yùn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)的靜止環(huán)空壓力及由于鉆柱 上下運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的環(huán)空壓力波動(dòng)，并求出最大環(huán)空壓力波動(dòng)。

所述儀器連續(xù)供電設(shè)備包括電池和渦輪發(fā)電機(jī)，在起下鉆等停止鉆井液循 環(huán)時(shí)，井下工具采用電池供電，循環(huán)鉆井液時(shí)由渦輪發(fā)電機(jī)供電。

所述開(kāi)停泵檢測(cè)判斷部件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述環(huán)空壓力及其變化過(guò)程，記錄最大 開(kāi)泵環(huán)空壓力點(diǎn)，最大開(kāi)泵環(huán)空壓力，實(shí)時(shí)測(cè)量在鉆進(jìn)過(guò)程中環(huán)空及柱內(nèi)壓力， 監(jiān)測(cè)鉆頭壓降及環(huán)空循環(huán)壓耗變化情況，判斷鉆頭壓降(柱內(nèi)壓力與環(huán)空壓力 之差)、環(huán)空循環(huán)壓耗(開(kāi)泵與停泵時(shí)的環(huán)空壓力差)是否偏移正常趨勢(shì)，并 通過(guò)MWD數(shù)據(jù)通訊工具上傳到地面系統(tǒng)，并且，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)停泵過(guò)程環(huán)空壓力及 其變化，記錄停泵最小環(huán)空壓力和穩(wěn)定環(huán)空壓力，開(kāi)泵后通過(guò)MWD數(shù)據(jù)通訊工 具上傳到地面系統(tǒng)。