[發明專利]一種隨鉆地層壓力測試方法與裝置

在審

• 申請號: 202111016552.8
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN114991690A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 劉偉;付加勝;趙慶;李牧;翟小強;張瑞凇;王振;張國斌;羅良波
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B47/00;E21B47/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾;姚亮

本發明提供了一種隨鉆地層壓力測試方法與裝置。該裝置包括：流量測量單元、壓力測量單元與壓力控制系統；流量測量單元包括泵入鉆井液流量計量設備和返排鉆井液流量計量設備；泵入鉆井液流量計量設備用于計量注入鉆進系統的鉆井液的流量，返排鉆井液流量計量設備用于計量自鉆井系統排出的鉆井液的流量；壓力測量單元包括立管壓力表、環空壓力隨鉆測量工具和井口壓力表；立管壓力表安裝在立管管匯處；環空壓力隨鉆測量工具安裝在底部鉆具組合中，用于測量環空壓力；井口壓力表設置于井口返出管線上，用于計量井口返出鉆井液的壓力；壓力控制系統包括設置于井口返出管線上的回壓控制設備，用以實現調控井口回壓。

技術領域

本發明涉及一種隨鉆地層壓力測試方法與裝置，屬于石油、天然氣鉆完井、天然氣水合物鉆采與智能鉆井技術領域。

背景技術

在鉆井工程中，地層孔隙壓力、破裂壓力是衡量井眼穩定性關鍵的地質力學參數。其中，地層孔隙壓力尤為重要。

常用的地層孔隙壓力確定方法為利用地震和測井數據、鉆井參數來估算孔隙壓力；然而，由于參數誤差以及不確定地質因素影響，估計、預測的地層孔隙壓力往往具有較大的不確定性，準確度難以得到保障。利用隨鉆數據確定的地層孔隙壓力和地層破裂壓力相對準確，通常通過下述兩種方法進行：其一為通過隨鉆工程測量和測井等資料間接獲取，如機械鉆速法、d指數法及dc指數法、標準化鉆速法、頁巖密度法和c指數法，該方法相對粗糙、精度不高，更適合大致估計預測，無法有效確定地層孔隙壓力和破裂壓力的真實值；其二為采用專用地層孔隙壓力測試器或者隨鉆地層壓力測試儀器直接測量得到，例如傳統的電纜式地層壓力測試器，該方法需要單獨下測試管柱、占用鉆機時間長且在大位移井和水平井中下入困難，進而導致綜合成本高，效率低。目前，國際上使用的隨鉆地層壓力測試器，如Testrak和GeoTAP較為先進，使用電纜式探頭、極板及石英壓力傳感器，在鉆井作業的接單根等暫停期間進行壓力測試，但在一定程度上耽誤正常鉆井施工，綜合成本較高；另外，常見的隨鉆地層壓力測試器還有重復地層壓力測試儀(RFT,Repeat Formation Tester)、鉆桿測試儀(DST,Drill String Test)等等，但相對來說均是費時費力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠較為快捷準確的實現地層孔隙壓力和/或地層破裂壓力確定的隨鉆地層壓力測試方法與裝置。

為了實現上述目的，本發明提供了一種隨鉆地層壓力測試裝置，其中，該裝置包括：

流量測量單元、壓力測量單元與壓力控制系統；

所述流量測量單元包括泵入鉆井液流量計量設備和返排鉆井液流量計量設備；所述泵入鉆井液流量計量設備用于計量注入鉆進系統的鉆井液的流量，所述返排鉆井液流量計量設備用于計量自鉆井系統排出的鉆井液的流量；

所述壓力測量單元包括立管壓力表、環空壓力隨鉆測量工具和井口壓力表；所述立管壓力表安裝在立管管匯處；所述環空壓力隨鉆測量工具安裝在底部鉆具組合中，用于測量環空壓力；所述井口壓力表設置于井口返出管線上，用于計量井口返出鉆井液的壓力；

所述壓力控制系統包括設置于井口返出管線上的回壓控制設備，用以實現調控井口回壓。

在上述隨鉆地層壓力測試裝置中，優選地，所述泵入鉆井液流量計量設備包括泥漿泵入口流量計和補漿泵入口流量計；其中，所述泥漿泵入口流量計設置于向立管供液的泥漿泵的入口管線處，用于計量泵入立管的鉆井液的流量；所述補漿泵入口流量計設置于鉆井液補漿管線補液泵的入口管線處，用于計量由補液泵向鉆進系統泵入的鉆井液的流量；所述補液管線指的是鉆進系統中鉆井液建立地面短循環時所用的鉆井液輸入管線。

在上述隨鉆地層壓力測試裝置中，優選地，所述返排鉆井液流量計量設備包括鉆井液出口流量計，所述鉆井液出口流量計設置于井口返出管線上，用于計量井口返出鉆井液的流量。