[發明專利]一種頁巖氣長段水平井套管下入的安全性評估方法及系統

有效

• 申請號: 202010467593.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111444637B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 文乾彬;肖新宇;馮偉;蔡恭維;廖忠會;李倩
• 申請（專利權）人: 洲際海峽能源科技有限公司;洲際海峽能源科技（北京）有限公司;洲際海峽能源科技（武漢）有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;湯在彥

1.一種頁巖氣長段水平井套管下入的安全性評估方法，其特征在于，該方法包括：

獲取測井資料；

根據所述測井資料，分析套管柱受力情況，根據計算得到的受理情況，利用三維軟桿管柱模型進行大鉤懸重與套管柱摩阻系數敏感性分析，確定預測井套管下入深度范圍；

其中，假設井下管柱軸線形狀與井眼軌跡相同，且為細長彈性體，將管柱離散為微單元段，在井眼軌跡曲線上取弧長為dl的微單元段，根據受力平衡方程得到：

T_i+1＝T_i+[W_idlcosΔα±μN_i]；(1)

M_i+1＝M_i+μN_ir；(2)

F＝±μN_i；(4)

其中，T_i+1、T_i分別為第i管柱單元上下端的軸向力，N；

M_i+1、M_i分別為第i管柱單元上下端的扭矩，N·m；

N_i為第i管柱單元與井壁的接觸法向力，N；

W_i為第i管柱單元浮重，N；

μ為摩擦系數，無量綱；

r為套管單位半徑，m；

Δα、分別井斜角增量和方位角增量，°；

Δα由第i管柱單元上下端的井斜角α_i+1與α_i求差計算得到；

由第i管柱單元上下端的方位角與求差計算得到；

F為摩阻力，N；在式(4)中，管柱向上運動時取+，向下運動時取-；

根據所述測井資料，計算得到實鉆軌跡狗腿度隨井深的累計值，并與鄰井累計軌跡狗腿度、套管下入實際摩阻數據進行對比，確定預測井套管下入臨界累計狗腿度值；

其中，實鉆狗腿度累計值的計算公式為：

其中，K_c為狗腿度累計值，°/m；

K_i為第i井的單位井深狗腿度，°/m；

n為測井總數；

根據所述測井資料，利用每隔一定距離的井段井徑觀察值計算井徑變異系數，分析鄰井井徑變異系數與套管下入實測摩阻數據關系，確定預測井套管下入臨界井徑變異系數；

其中，基于每隔10米的井段井徑觀察值的數據集統計分析得到標準方差及平均值，利用下式計算所述井徑變異系數：

其中，CV為井徑變異系數；σ為標準方差；μ為平均值；

根據所述測井資料，利用三維軟桿管柱模型進行大鉤懸重與套管柱摩阻系數敏感性分析，通過下套管實測數據確定鄰井套管下入摩阻系數范圍；

根據所述預測井套管下入深度范圍、預測井套管下入臨界累計狗腿度值、預測井套管下入臨界井徑變異系數以及鄰井套管下入摩阻系數范圍，確定預測井摩阻系數；

根據所述預測井摩阻系數，確定出不同套管下入方式的最大井深以及風險級別，生成安全性評估結果。

2.根據權利要求1所述的頁巖氣長段水平井套管下入的安全性評估方法，其特征在于，該方法還包括：

根據預設的滿足井眼清潔的最低循環時間，與現場實際循環時間對比，結合起下鉆作業摩阻情況，定性判斷井眼清潔程度。

3.根據權利要求2所述的頁巖氣長段水平井套管下入的安全性評估方法，其特征在于，所述井眼清潔程度為良好、中等或不清潔。

4.根據權利要求3所述的頁巖氣長段水平井套管下入的安全性評估方法，其特征在于，根據所述預測井套管下入深度范圍、預測井套管下入臨界累計狗腿度值、預測井套管下入臨界井徑變異系數以及鄰井套管下入摩阻系數范圍，確定預測井摩阻系數，還包括：

根據所述井眼清潔程度，調整所述預測井摩阻系數；其中，

如果預測井的井眼清潔情況為良好，所述預測井摩阻系數保持不變；

如果預測井的井眼清潔情況為中等，所述預測井摩阻系數附加20％；

如果預測井的井眼清潔情況為不清潔，所述預測井摩阻系數附加50％。