[發明專利]一種用于控壓鉆井的氣侵控制方法

有效

• 申請號: 201710311765.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN108825156B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 周號博;牛新明;范紅康;王果;劉建華;孫連忠;劉衛東;張建龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B47/00
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

1.一種用于控壓鉆井的氣侵控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

判斷當前鉆井過程中是否發生氣侵溢流；

根據氣侵溢流發生的判定結果，選取氣侵控制方案實施氣侵控制，將氣侵安全循環出井筒，其中，在確定發生氣侵溢流時，選取直接循環排溢方案，或者，在不確定發生氣侵溢流時，則選取包含有停泵溢流檢測方案的復合排溢控制方案，

所述直接循環排溢方案根據氣侵控制過程中井口最大允許套管壓力和氣侵排溢過程中控制該氣侵所需的期望套管壓力判斷是否有合適的排量值進行循環排溢以完成氣侵控制；所述復合排溢控制方案進一步判定氣侵溢流是否發生，在進一步判定發生氣侵溢流時，根據氣侵控制過程中井口最大允許套管壓力和氣侵排溢過程中控制該氣侵所需要的期望套管壓力判斷是否有合適的排量值進行循環排溢以完成氣侵控制；

其中，所述直接循環排溢方案進一步包括如下步驟，

獲取控壓鉆井的基礎參數，基于所述基礎參數計算氣侵控制過程中井口最大允許套管壓力；根據氣侵量的大小模擬計算氣侵排溢過程中當前循環排量下控制該氣侵所需要的期望套管壓力；判斷所述期望套管壓力是否小于最大允許套管壓力，

其中，若所述期望套管壓力小于最大允許套管壓力，則直接按照模擬計算的期望套管壓力進行動態調節；否則，調整循環排量，模擬計算不同循環排量下的期望套管壓力和立管壓力，判斷是否存在一循環排量下的期望套管壓力小于最大允許套管壓力且立管壓力小于最大立管壓力，若存在，則提高排量至該循環排量，并按照模擬計算的該循環排量對應的期望套管壓力進行動態調節，若不存在，則關井以準備壓井作業；

所述復合排溢控制方案的停泵溢流檢測方案進一步包括如下步驟，

計算當前循環排量下的環空壓降，判斷回壓泵是否能提供當前井口回壓、當前循環排量環空壓降引起的井底壓力增加值和安全系數之和的井口回壓；若回壓泵不能提供所述井口回壓，則關井以準備壓井作業，否則停泵并監測流量變化，在井筒有鉆井液流出時，確定發生氣侵溢流。

2.根據權利要求1所述的氣侵控制方法，其特征在于，在進一步判定發生氣侵溢流時，執行如下步驟：

獲取控壓鉆井的基礎參數，基于所述基礎參數計算氣侵控制過程中井口最大允許套管壓力；根據氣侵量的大小模擬計算氣侵排溢過程中停泵前循環排量下控制該氣侵所需的期望套管壓力；判斷所述期望套管壓力是否小于最大允許套管壓力，

其中，若所述期望套管壓力小于最大允許套管壓力，則啟泵至停泵前排量并按照模擬計算的期望套管壓力進行動態調節；否則，調整循環排量，模擬計算不同循環排量下的期望套管壓力和立管壓力，判斷是否存在一循環排量下的期望套管壓力小于最大允許套管壓力且立管壓力小于最大立管壓力，若存在，則啟泵提高排量至該循環排量，并按照模擬計算的該循環排量對應的期望套管壓力進行動態調節，若不存在，則關井以準備壓井作業。

3.根據權利要求1或2所述的氣侵控制方法，其特征在于，在計算氣侵控制過程中井口最大允許套管壓力的步驟中，進一步：

計算循環控制氣侵和停止循環時避免壓破套管鞋的井口最大允許套管壓力和井下薄弱地層的最大允許套管壓力；

比較循環控制氣侵和停止循環時所述避免壓破套管鞋的井口最大允許套管壓力、井下薄弱地層的最大允許套管壓力和地面控壓鉆井系統設備壓力級別，確定最大允許套管壓力。

4.根據權利要求3所述的氣侵控制方法，其特征在于，

基于套管鞋處的地層破裂或地層漏失壓力梯度ρ_f,shoe、停止循環時套管鞋處的靜態當量泥漿密度ESD_shoe、套管鞋處的垂深TVD_shoe和套管鞋處由于循環壓降引起的附加當量密度ΔECD_shoe計算循環控制氣侵和停止循環時的井口最大允許套管壓力；

其中，ρ_f,shoe、ESD_shoe、ΔECD_shoe的單位為g/cm³；TVD_shoe的單位為m。