[發明專利]一種控壓鉆井過程中的地層信息反演系統與方法

有效

• 申請號: 202110909145.3
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113605878B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 孫小輝;孫寶江;李昊;王志遠;高永海;王金堂;張劍波;廖友強
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B21/08;E21B47/06;E21B47/07
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供一種控壓鉆井過程中的地層信息反演系統與方法。借助本發明系統對流體流動過程的控制以及流動參數的精確測量，然后基于測量參數構建了一種地層信息(包括地層壓力和滲透率)的實時反演方法；本發明系統和方法可以確定控壓鉆井過程中的地層壓力和滲透率，解決了現有方法無法協同反演地層信息的難題。

技術領域

本發明涉及一種控壓鉆井過程中的地層信息反演系統與方法，屬于石油與天然氣工程領域。

背景技術

油氣井工程領域中，地層信息評估是鉆完井風險控制的關鍵內容，特別是對于溢流后的井控方案設計，包括壓井方法選擇和壓井參數(壓井液密度、排量)設計等。及時準確地獲取地層壓力信息，有助于快速處理溢流并減小井噴風險。此外，地層壓力和滲透率性質的準確預測，可以為后續測試投產以及開采制度優化提供理論指導。

目前鉆完井過程中，地層壓力的評估主要依賴于關井求壓。但是其主要受以下限制：①受地層強度或井控設備耐壓能力限制，關井操作會導致地層壓漏或井眼失控，無法獲取有效的關井壓力變化曲線；②鉆具內未安裝回壓凡爾，導致鉆桿內含氣，基于關井立壓預測的地層壓力值偏大；③地層滲透性小或溢流量大等條件下，關井立壓、套壓穩定的時間達2-3h以上，導致壓井時機貽誤。除了以上限制，傳統依賴關井壓力恢復曲線分析的方法，只能用于地層壓力評價，無法反演儲層滲透率。

發明內容

為克服現有技術存在的不足，本發明提供一種控壓鉆井過程中的地層信息反演系統與方法。借助對流體流動過程的控制以及流動參數的精確測量，然后基于測量參數構建了一種地層信息(包括地層壓力和滲透率)的實時反演方法；本發明方法可以確定控壓鉆井過程中的地層壓力和滲透率，解決了現有方法無法協同反演地層信息的難題。

為實現以上目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種控壓鉆井過程中的地層信息反演系統，其特征在于，包括地面流動參數測量系統和數據信息反演系統；

地面流動參數測量系統包括：井口四通、旋轉控制頭、節流管匯、氣液分離器、溫度傳感器、壓力傳感器、文丘里管、排液管線壓力計、質量流量計、泥漿池、泥漿泵、立管壓力計；

井口四通設置于井口頂部，旋轉控制頭包裹鉆桿，旋轉控制頭表面設置有旋轉控制頭排出管線，旋轉控制頭排出管線與井筒環空相通；節流管匯通過節流管匯輸入管線與旋轉控制頭排出管線相連；節流管匯通過節流管匯輸出管線與氣液分離器相連；氣液分離器上部連接排氣管線，排氣管線上設置有溫度傳感器、壓力傳感器和文丘里管；氣液分離器下部通過排液管線與泥漿池相連，排液管線上設置有排液管線壓力計和質量流量計；鉆桿經泥漿泵輸出管線與泥漿泵相連，泥漿泵輸出管線上設置有立管壓力計，泥漿泵通過泥漿泵輸入管線與泥漿池相連；

數據信息反演系統包括：數據采集管線、計算機、顯示器；

數據采集管線連接計算機與流動參數測量設備，所述流動參數測量設備為溫度傳感器、壓力傳感器、文丘里管、排液管線壓力計、質量流量計和立管壓力計，向計算機傳遞流動參數測量數據；計算機根據獲得的流動參數測量數據進行地層信息反演，得到地層壓力和滲透率信息；顯示器連接計算機，用于直觀輸出地層信息反演結果，即地層壓力和滲透率信息。

根據本發明，旋轉控制頭采用現有技術，用于包裹鉆柱，在控壓鉆井過程中實現動密封，提供壓力控制。節流管匯采用現有技術，對井筒環空內返出的流體進行節流，同時控制環空壓力。氣液分離器主要用于氣體和鉆井液相在重力作用下分離。文丘里管用于測量排氣管線內的氣體流量。質量流量計用于測量排液管線內返出的鉆井液流量。

根據本發明優選的，所述氣液分離器為立式氣液分離器，氣液分離器上部為半球體，下部為圓柱體；半球體的頂端連接排氣管線，圓柱體的底面連接排液管線。

根據本發明優選的，節流管匯輸出管線上還設置有閘板閥。