[发明专利]一种基于井口溢流量的气侵程度评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于井口溢流量的气侵程度评价方法，属于深水钻井风险评价的技术领域。

背景技术

在深水钻井过程中，由于地质、气候等不确定因素，导致钻井风险较大，经常发生气侵、井涌等问题。气侵对钻井作业危害极大，一旦失去控制，就会导致井喷事故，对平台人员安全及海洋生态环境造成极大威胁。在气侵发生以后，对气侵的早期监测及气侵程度的风险评估对于后期井控工作具有重要意义。目前，对于气侵程度的评估主要依赖于现场工作人员的经验判断，具有很大主观性，对后期井控措施的有效性产生不利影响。在压井过程中，若压井时间过晚，则易引发井涌甚至井喷事故，若压井液密度过大，又容易压裂地层，造成井漏，同时压井排量的选择液对井底压力产生影响。压井参数的选择很大程度上依赖于气侵程度的有效判断。目前，在气侵的早期监测上，国内外学者展开了大量的研究，研发了一系列在井口，隔水管段以及井底的监测方法，其中井口溢流量监测法在海洋钻井中得到了良好的应用。因此，有必要建立一种基于井口溢流量的实时监测的气侵程度风险评价方法，从而降低压井作业风险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于井口溢流量的气侵程度评价方法。本发明主要为了解决现有状态对气侵程度无法有效判别的问题，提供一种已知井口溢流量监测数据的情况下，结合压井工艺与套压峰值等参数的气侵程度方法，克服了传统技术中的不足，可与多种现场井涌探测设备配套使用。

本发明的技术方案如下：

一种基于井口溢流量的气侵程度评价方法，包括气侵程度评估阶段：

1)压井在关井后，求解井筒内的压力关系；

2)当压井液注入后，进行地层压力的计算，一般情况下，气侵时钻柱内静液压力大于环空静液压力，且可以认为钻柱内不含气体，因此可以通过下式求得地层压力：

P_p＝P_sp+0.00981ρ_dD(II)

式(II)中，D——井深，m；ρ_d——初始钻井液密度，g/cm³；

3)压井时，需要对压井液密度和压井泵速进行计算和选择，对压井液密度计算公式如下：

式(II)中，P_sp——关井立压，MPa；ρ_d1——压井液密度，g/cm³；

在实际钻井过程中，为保证钻井安全，通常需要把钻井液密度加大一点，推荐增加值视具体情况而定：

优选的：油井的钻井液密度为0.05～0.10g/cm³，气井的钻井液密度为0.07～0.15g/cm³；

优选的：油井得钻井液密度为1.5～3.5MPa，气井的钻井液密度为3.5～5.0MPa；

4)在压井时，需要进行压井泵速选择，在压井循环过程中，通常用低泵速进行压井，压井排量计算公式为：

Q’＝(1/3～1/2)Q(IV)

式(IV)中，Q’——压井排量，m³/s；Q——钻井时正常排量，m³/s；

5)在压井液密度和压井泵速计算完成后，确定压井立压，包括确定初始循环立压和终了循环立压：

①初始循环立压P_Ti：

P_Ti＝P_sp+P_c(V)

式(V)中，P_c——压井循环压力，MPa；P_Ti——初始循环立压，MPa；

②终了循环立压P_Tf：

式(VI)中，P_Tf——终了循环立压，MPa；

6)在压井液密度和压井泵速计算完成后，在压井过程中，设井底气侵量为零，两相流方程与气侵时的两相流方程类似，得压井模型如下：

气体连续性方程：(引用：中国石油大学(华东)硕士论文，庞华，第17页)

液体连续性方程：

气液两相混合方程：

结合相关辅助方程，所述辅助方程包括：钻井液粘度，天然气的性质，外界环境温度，对流换热系数及热源项的求解方程，分别计算在不同溢流量情况下，压井过程中产生的套压峰值，即求得井口溢流量与套压峰值的关系，从而判别气侵程度并对井控风险进行评价。