[發明專利]一種基于井涌余量的深水鉆井套管下深修正方法

在審

• 申請號: 201710538108.X
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107060731A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 溫欣;周英操;蔣宏偉;連志龍;王朝暉;廖茂林
• 申請（專利權）人: 中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367
• 代理人: 孫海波

技術領域

本申請涉及海洋石油開發技術領域，尤其是涉及一種利用井涌余量校核套管下入深度的方法。

背景技術

隨著油氣勘探開發地區的不斷擴大，深水油氣資源的開發程度越來越高，對石油可采儲量的提升做出了重要貢獻。在深水鉆井的工程實際中，窄安全密度窗口問題是制約深水鉆井進一步發展和完善的重要因素，給井身結構的設計帶來了諸多難題。密度窗口是指鉆井液的密度范圍，窄密度窗口即鉆某一地層過程中，鉆井液可以選擇的密度范圍很小，這種情況易發生鉆井復雜情況，鉆井液密度超出此范圍造成井漏，低于此范圍造成井壁坍塌掉塊。目前深水鉆井中多采用自上而下的方法，這樣保證每層套管下入深度最深，為下部井段儲備足夠的套管層次，取得了較好的效果。但該方法中需要考慮的因素很多，井涌余量是其中的一個重要方面。

井涌余量是能安全關井且循環壓井時不至于壓漏地層所允許進入井筒的最大溢流量，是深水鉆井設計和作業中的關鍵參數之一。井涌余量過小會導致壓漏套管鞋等薄弱地層，引起地下井噴等事故；而井涌余量過高則需要更多的套管層次，更復雜的井身結構，導致無法鉆至目標井深，或由于井眼尺寸太小而不能滿足地質和油藏的要求。鉆井設計過程中，不僅要設計合理的鉆井液密度保證正常鉆進時鉆井液當量循環密度(ECD)控制在安全密度窗口之內，而且每層套管下入深度還要滿足井涌余量的要求。目前，已有一些學者對深水鉆井井涌余量等進行了相關研究，但是從現有技術來看，相關研究仍不夠充分，現有技術的井身結構設計過程中僅僅將井涌余量作為一個簡單的設計參數考慮，行業內也沒有關于井涌余量統一的標準。

發明內容

本發明要解決的問題是針對現有技術中存在的不足，提供一種利用井涌余量修正套管下深的方法，盡可能地避免鉆井過程中出現的井下復雜情況，優化井身結構設計，保證鉆井工作的正常運行，最大限度地減少經濟損失。

為達到上述目的，本發明提供了一種基于井涌余量的深水鉆井套管下深的修正方法，所述方法包括以下步驟：

①根據三壓力剖面和設計的鉆井液密度，初選套管下入深度；

②根據溫度壓力修正流性指數n和稠度系數k；

③根據溫壓場，計算鉆井液當量靜態密度ESD；

④根據鉆井參數計算環空內雷諾數Re，最終計算求得環空壓耗；

⑤修正侵入氣體密度；

⑥計算最大允許氣侵體積；

⑦根據氣侵壓力模型，對套管下深進行校核及修正。

優選的是，步驟①中，初選套管下入深度采用自上而下的設計方法，通過鉆井液密度和孔隙壓力剖面的交點來初步確定套管下深。

上述任一方案優選的是，步驟②中，鉆井液的流變特性采用冪律模式來進行描述，所述流性指數n和所述稠度系數k為溫度和壓力的函數。

上述任一方案優選的是，所述流性指數n計算公式為

式中，n₀為該鉆井液在15℃、一個大氣壓下的流性指數；

P為井筒壓力；

T為井筒溫度。

上述任一方案優選的是，所述稠度系數k計算公式為

式中，k₀為該鉆井液在15℃、一個大氣壓下的流性指數和稠度系數；

P為井筒壓力；

T為井筒溫度。

上述任一方案優選的是，步驟③中，鉆井液當量靜態密度ESD受環空溫度和壓力影響

上述任一方案優選的是，所述鉆井液當量靜態密度ESD計算公式為

式中，ρ₀為鉆井液初始密度；

ΔT為溫度的變化值；

Δp為壓力的變化值；

C_T為熱膨脹系數；

C_p為彈性壓縮系數。

上述任一方案優選的是，所述鉆井液當量靜態密度ESD計算公式還可以使用混合模型

式中，ρ(p,T)為溫度壓力為(p,T)條件下的鉆井液的密度；

ρ_oi，ρ_wi為參比條件下的油、水的密度；

ρ_o，ρ_w為溫度壓力為(p,T)條件下的油、水的密度；

f_o，f_w，f_s，f_c為參比條件下油、水、固相、添加劑的體積分數；

或經驗模型：