[發明專利]一種套管磨損風險的實時預警方法

有效

• 申請號: 201711348194.4
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108104795B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 曾德智;張海鑫;李皓;董寶軍;喻智明;劉冰;張恩搏;施太和
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B12/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于油氣井建井安全領域，具體涉及一種套管磨損風險的實時預警方法。其特征在于：首先通過計算選取鉆桿接頭與套管間的最大側向力，利用鉆速方程，確定磨損時間，求取套管的磨損面積與深度；然后求出套管剩余抗內壓強度和剩余抗擠強度，計算套管剩余抗內壓安全系數和剩余抗擠安全系數，根據得到的套管剩余抗內壓安全系數和剩余抗擠安全系數劃分風險等級；最后根據風險等級來確定套管磨損情況并進行實時預警。該發明的優點在于：可根據井眼軌跡，計算出套管在磨損風險最大位置處的磨損深度；可對當前已鉆和待鉆井眼中套管的磨損量進行預評估，便于后期采取套管防護措施。

技術領域

本發明屬于油氣井建井安全領域，具體涉及一種套管磨損風險的實時預警方法。

背景技術

在深井、超深井、大斜度井、水平井等鉆探過程中，日益暴露出套管磨損問題。磨損可使套管壁厚減薄，一定條件下可造成套管變形、甚至破壞，從而降低套管抗擠強度和抗內壓強度，降低了套管抗擠抗壓的安全系數，以致不能保證后續作業生產安全。

目前，發明專利“一種石油套管磨損自動檢測系統”(申請公布號：CN 101603418A)通過實時監測設備，收集和分析循環鉆井液中磁性磨屑量來檢測套管磨損狀況。而鉆井過程中，套管與鉆桿接觸應力最大處的磨損程度最嚴重，該處是發生磨損失效的危險點，但該系統無法確定鉆桿與套管接觸應力最大的部位，同樣只能根據磨屑量來評估進尺井段套管的磨損總量，不能識別出磨損的危險點，未能對鉆井作業安全進行準確指導。另有發明專利“估計套管磨損”(申請公布號：CN 105473807 A)通過用攝像機捕獲鉆井中泥漿振動篩上的鉆屑和套管磨粒的影像，并用計算機識別，進而估算出進尺井段套管磨損的總體積。但CN105473807 A的技術方案統計分析的是返回鐵屑的總和，得出套管磨損的總體積，僅能反映進尺井段套管磨損的平均程度，故無法得出危險點處的磨損深度，難于合理指導套管磨損風險井的安全鉆井作業。

為確保復雜井況下油氣井套管的安全服役，套管磨損風險預警就顯得尤為關鍵，因此發明一種套管磨損風險的實時預警方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種套管磨損風險的實時預警方法，解決套管磨損后由于強度降低所面臨的風險預警問題；

本發明采用以下技術方案，一種套管磨損風險的實時預警方法，其特征在于，首先通過計算選取鉆桿接頭與套管間的最大側向力，利用鉆速方程，確定磨損時間，求取套管的磨損面積與深度；然后求出套管剩余抗內壓強度和剩余抗擠強度，計算套管剩余抗內壓安全系數和剩余抗擠安全系數，根據得到的套管剩余抗內壓安全系數和剩余抗擠安全系數劃分風險等級；最后根據風險等級來確定套管磨損情況并進行實時預警；具體步驟如下：

步驟1：根據井身軌跡和鉆柱結構，分段求取鉆桿接頭與套管間側向力，記為F＝F₁，F₂，…F_i，…F_n，并取最大的側向力，記為F_max，其中，F_i算式為(1)；

其中：

其中：

K_b＝1-γ_n/γ_t (3)