[發(fā)明專利]一種基于井口溢流量的氣侵程度評價方法

在審

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• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107327298A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 管志川;王曉慧;田陽;徐申奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于井口溢流量的氣侵程度評價方法，屬于深水鉆井風(fēng)險評價的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在深水鉆井過程中，由于地質(zhì)、氣候等不確定因素，導(dǎo)致鉆井風(fēng)險較大，經(jīng)常發(fā)生氣侵、井涌等問題。氣侵對鉆井作業(yè)危害極大，一旦失去控制，就會導(dǎo)致井噴事故，對平臺人員安全及海洋生態(tài)環(huán)境造成極大威脅。在氣侵發(fā)生以后，對氣侵的早期監(jiān)測及氣侵程度的風(fēng)險評估對于后期井控工作具有重要意義。目前，對于氣侵程度的評估主要依賴于現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗判斷，具有很大主觀性，對后期井控措施的有效性產(chǎn)生不利影響。在壓井過程中，若壓井時間過晚，則易引發(fā)井涌甚至井噴事故，若壓井液密度過大，又容易壓裂地層，造成井漏，同時壓井排量的選擇液對井底壓力產(chǎn)生影響。壓井參數(shù)的選擇很大程度上依賴于氣侵程度的有效判斷。目前，在氣侵的早期監(jiān)測上，國內(nèi)外學(xué)者展開了大量的研究，研發(fā)了一系列在井口，隔水管段以及井底的監(jiān)測方法，其中井口溢流量監(jiān)測法在海洋鉆井中得到了良好的應(yīng)用。因此，有必要建立一種基于井口溢流量的實時監(jiān)測的氣侵程度風(fēng)險評價方法，從而降低壓井作業(yè)風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于井口溢流量的氣侵程度評價方法。本發(fā)明主要為了解決現(xiàn)有狀態(tài)對氣侵程度無法有效判別的問題，提供一種已知井口溢流量監(jiān)測數(shù)據(jù)的情況下，結(jié)合壓井工藝與套壓峰值等參數(shù)的氣侵程度方法，克服了傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，可與多種現(xiàn)場井涌探測設(shè)備配套使用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于井口溢流量的氣侵程度評價方法，包括氣侵程度評估階段：

1)壓井在關(guān)井后，求解井筒內(nèi)的壓力關(guān)系；

2)當壓井液注入后，進行地層壓力的計算，一般情況下，氣侵時鉆柱內(nèi)靜液壓力大于環(huán)空靜液壓力，且可以認為鉆柱內(nèi)不含氣體，因此可以通過下式求得地層壓力：

P_p＝P_sp+0.00981ρ_dD(II)

式(II)中，D——井深，m；ρ_d——初始鉆井液密度，g/cm³；

3)壓井時，需要對壓井液密度和壓井泵速進行計算和選擇，對壓井液密度計算公式如下：

式(II)中，P_sp——關(guān)井立壓，MPa；ρ_d1——壓井液密度，g/cm³；

在實際鉆井過程中，為保證鉆井安全，通常需要把鉆井液密度加大一點，推薦增加值視具體情況而定：

優(yōu)選的：油井的鉆井液密度為0.05～0.10g/cm³，氣井的鉆井液密度為0.07～0.15g/cm³；

優(yōu)選的：油井得鉆井液密度為1.5～3.5MPa，氣井的鉆井液密度為3.5～5.0MPa；

4)在壓井時，需要進行壓井泵速選擇，在壓井循環(huán)過程中，通常用低泵速進行壓井，壓井排量計算公式為：

Q’＝(1/3～1/2)Q(IV)

式(IV)中，Q’——壓井排量，m³/s；Q——鉆井時正常排量，m³/s；

5)在壓井液密度和壓井泵速計算完成后，確定壓井立壓，包括確定初始循環(huán)立壓和終了循環(huán)立壓：

①初始循環(huán)立壓P_Ti：

P_Ti＝P_sp+P_c(V)

式(V)中，P_c——壓井循環(huán)壓力，MPa；P_Ti——初始循環(huán)立壓，MPa；

②終了循環(huán)立壓P_Tf：

式(VI)中，P_Tf——終了循環(huán)立壓，MPa；

6)在壓井液密度和壓井泵速計算完成后，在壓井過程中，設(shè)井底氣侵量為零，兩相流方程與氣侵時的兩相流方程類似，得壓井模型如下：

氣體連續(xù)性方程：(引用：中國石油大學(xué)(華東)碩士論文，龐華，第17頁)

液體連續(xù)性方程：

氣液兩相混合方程：

結(jié)合相關(guān)輔助方程，所述輔助方程包括：鉆井液粘度，天然氣的性質(zhì)，外界環(huán)境溫度，對流換熱系數(shù)及熱源項的求解方程，分別計算在不同溢流量情況下，壓井過程中產(chǎn)生的套壓峰值，即求得井口溢流量與套壓峰值的關(guān)系，從而判別氣侵程度并對井控風(fēng)險進行評價。