[发明专利]一种套管磨损风险的实时预警方法

说明书

本发明属于油气井建井安全领域，具体涉及一种套管磨损风险的实时预警方法。其特征在于：首先通过计算选取钻杆接头与套管间的最大侧向力，利用钻速方程，确定磨损时间，求取套管的磨损面积与深度；然后求出套管剩余抗内压强度和剩余抗挤强度，计算套管剩余抗内压安全系数和剩余抗挤安全系数，根据得到的套管剩余抗内压安全系数和剩余抗挤安全系数划分风险等级；最后根据风险等级来确定套管磨损情况并进行实时预警。该发明的优点在于：可根据井眼轨迹，计算出套管在磨损风险最大位置处的磨损深度；可对当前已钻和待钻井眼中套管的磨损量进行预评估，便于后期采取套管防护措施。

技术领域

本发明属于油气井建井安全领域，具体涉及一种套管磨损风险的实时预警方法。

背景技术

在深井、超深井、大斜度井、水平井等钻探过程中，日益暴露出套管磨损问题。磨损可使套管壁厚减薄，一定条件下可造成套管变形、甚至破坏，从而降低套管抗挤强度和抗内压强度，降低了套管抗挤抗压的安全系数，以致不能保证后续作业生产安全。

目前，发明专利“一种石油套管磨损自动检测系统”(申请公布号：CN 101603418A)通过实时监测设备，收集和分析循环钻井液中磁性磨屑量来检测套管磨损状况。而钻井过程中，套管与钻杆接触应力最大处的磨损程度最严重，该处是发生磨损失效的危险点，但该系统无法确定钻杆与套管接触应力最大的部位，同样只能根据磨屑量来评估进尺井段套管的磨损总量，不能识别出磨损的危险点，未能对钻井作业安全进行准确指导。另有发明专利“估计套管磨损”(申请公布号：CN 105473807 A)通过用摄像机捕获钻井中泥浆振动筛上的钻屑和套管磨粒的影像，并用计算机识别，进而估算出进尺井段套管磨损的总体积。但CN105473807 A的技术方案统计分析的是返回铁屑的总和，得出套管磨损的总体积，仅能反映进尺井段套管磨损的平均程度，故无法得出危险点处的磨损深度，难于合理指导套管磨损风险井的安全钻井作业。

为确保复杂井况下油气井套管的安全服役，套管磨损风险预警就显得尤为关键，因此发明一种套管磨损风险的实时预警方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种套管磨损风险的实时预警方法，解决套管磨损后由于强度降低所面临的风险预警问题；

本发明采用以下技术方案，一种套管磨损风险的实时预警方法，其特征在于，首先通过计算选取钻杆接头与套管间的最大侧向力，利用钻速方程，确定磨损时间，求取套管的磨损面积与深度；然后求出套管剩余抗内压强度和剩余抗挤强度，计算套管剩余抗内压安全系数和剩余抗挤安全系数，根据得到的套管剩余抗内压安全系数和剩余抗挤安全系数划分风险等级；最后根据风险等级来确定套管磨损情况并进行实时预警；具体步骤如下：

步骤1：根据井身轨迹和钻柱结构，分段求取钻杆接头与套管间侧向力，记为F＝F₁，F₂，…F_i，…F_n，并取最大的侧向力，记为F_max，其中，F_i算式为(1)；

其中：

其中：

K_b＝1-γ_n/γ_t (3)