[发明专利]海底钻井的钻井液选择方法和其在钻井深度计算中的用途

说明书

本发明涉及海底钻井的钻井液选择方法和其在钻井深度计算中的用途。在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同。该方法包括以下步骤，步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域H_cs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在下层钻井预定深度H的范围内预用的钻井液的密度ρ_H得到预定深度H处的压强P3与密度ρ_H的关系，步骤二：由压强P3大于预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于预定深度H处的地层破裂压强P5，得到密度ρ_H的范围；步骤三：在密度ρH的范围内选择该使用的钻井液。根据本发明的方法，并不需要将海底井口处的压力保持为不变，大大扩大了钻井液的密度选择范围。

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别涉及一种用于海底钻井的钻井液选择方法。本发明还涉及这种方法在钻井深度计算中的用途。

背景技术

在深水及超深水钻井中，由于海水段缺失上覆岩层压力，使得地层破裂压力低，导致钻井液的安全密度范围非常窄。为了适应这种钻井环境，目前通常使用双梯度钻井方法。在这种双梯度钻井方法中，通常会采取措施来降低海底井口位置处的环空压力，使之等于或接近于相同深度处的海水静液柱压力(即海底井口位置处的当量钻井液密度等于海水密度)，从而使得井筒环空中的压力变化曲线能够更好的适应于深水地层安全压力范围的变化趋势。

然而，在上述方法中，海底井口处的压力(或压强)保持为不变，这导致在钻井液的密度选择方面仍受到较大的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于海底钻井的钻井液选择方法。根据本发明的方法，将与该层相邻的上层钻井深度区域的下游末端处的压力保持不变，无需将海底井口处的压力保持为不变，大大扩大了钻井液的密度选择范围。本发明还涉及这种钻井液选择方法在钻井深度计算中的用途。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于海底钻井的钻井液选择方法。在该方法中，在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同，该方法包括以下步骤。步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域H_cs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在下层钻井预定深度H的范围内预使用的钻井液的密度ρ_H得到预定深度H处的压强P3与密度ρ_H的关系；步骤二：由压强P3大于预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于预定深度H处的地层破裂压强P5，得到密度ρ_H的范围；步骤三：在密度ρ_H的范围内选择预使用的钻井液。

根据本发明的方法，在计算预定深度H处所需使用的钻井液的密度ρ_H时，使用了与该层相邻的上层钻井深度区域的下游末端处恒定的压强作为参考基准，而非海底井口处的压强为参考基准。随着钻进深度逐渐加深，不同预定深度的参考基准也是逐渐移动到地层深处。由此，根据本发明的方法计算得到的预定深度处的压强P3能够更加准确地反映该预定深度区域的压强环境，根据本发明的方法得到钻井液的密度ρ_H的范围也自然更加适用于该预定深度区域。实际上，根据本发明的方法得到的钻井液的密度ρ_H的范围大于根据现有技术的方法得到的钻井液的密度的范围。由此，在钻井过程中，施工人员能够在更大的安全范围内选择钻井液，这能够极大地降低钻井成本。

在一个实施例中，在上层钻井深度区域H_cs内安装有套管，压强P1对应于套管下游末端处的压强。通常，在钻井过程中，只有在完成一定深度区域的钻进并且在该深度区域安装套管和套管鞋之后，才会对下一层深度区域进行钻进，同时钻井液也会相应地更换，因此选择上层钻井深度区域内的套管的下游末端处的压强作为P1更加方便。

在一个实施例中，在步骤一中，压强P3与密度ρ_H的关系由下式来表示：

P3＝P1+ρ_Hg(H-H_cs)。