[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

本發明公開了一種用于控壓鉆井的氣侵控制方法，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并實施氣侵控制，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。本發明能夠通過定量計算分析，快速準確的制定最優的控壓鉆井氣侵控制方案，實現控壓鉆井氣侵控制與排溢。

技術領域

本發明屬于石油鉆井領域，涉及到控壓鉆井過程中發生氣侵時的氣侵安全控制與排溢技術。

背景技術

隨著我國油氣勘探開發逐步向深部復雜地層進軍，窄安全密度窗口地層鉆井越來越多，為了解決窄安全密度窗口鉆井問題，控壓鉆井(Managed Pressure Drilling，簡稱MPD)技術不斷得到推廣應用。由于地層壓力剖面很難準確獲得，因此在控壓鉆井過程中依然存在有氣侵溢流風險，特別對于埋藏深的海相碳酸鹽巖儲層，儲集空間多為孔隙、裂縫為主，鉆進過程中易發生氣液重力置換，氣侵溢流復雜情況頻發。

在控壓鉆井過程中，在井口安裝有旋轉防噴器，通過旋轉防噴器，將整個井筒環空完全封閉，這樣即可通過地面施加套管壓力達到提高井底壓力的目的。當在控壓鉆井過程中一旦發現氣侵后，可以通過控壓鉆井系統采用合理的控制方法對微量、中量氣侵進行有效控制并將其循環出井筒。

目前，現有的控壓鉆井氣侵安全控制方法存在以下問題：(1)控壓鉆井系統能夠對氣侵有效控制，但對于控壓鉆井系統的氣侵控制能力、能夠控制的氣侵強度極限沒有相關定量分析方法；(2)通常在控壓鉆井過程中發生氣侵，直接采用提高井口回壓進行溢流控制，但基于控壓鉆井設備自身優越性，氣侵控制方法較多，如提高排量、提高井口回壓，同時提高排量與回壓，采用何種方法能夠更安全高效的控制住氣侵溢流，目前還沒有相應的優選方法；(3)在整個氣侵控制過程中如何進行精確控制仍沒有明確的控制方法。

因此，需要找到一種適用的控壓鉆井氣侵控制能力計算與氣侵控制策略優選的方法，解決當前控壓鉆井過程中無法安全高效控制氣侵的難題，實現高氣侵強度及時井控，中小氣侵強度下安全循環排溢，同時結合鉆井實際情況快速建立一種最優的氣侵控制策略，實現氣侵安全控制與排溢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種能夠通過定量計算分析，快速準確的制定最優的控壓鉆井氣侵控制方案，實現控壓鉆井氣侵控制與排溢的解決方案。

為了解決上述技術問題，本申請的實施例首先提供了一種用于控壓鉆井的氣侵控制方法，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。

優選地，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。