CN104632186A - 一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置，属于石油钻井井控技术领域。通过软件系统及硬件系统获取并建立该地区与井控相关的静态参数数据库、世界范围的井控案例数据库、本井钻井的动态参数数据库及井控参数设计程序库，基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数以指导实施二次压井，在实施二次压井的过程中继续扩充动态参数数据库，并在二次压井完成后将数据扩充至井控案例数据库;地区与井控相关的静态参数数据库中的静态参数包括该区块的地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等与井控设计的相关参数。

Description

一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置，属于石油钻井井控技术领域。

背景技术

勘探找油和开发采油必须通过钻井来提供必要的信息与物质通道，而世界范围内，钻井费用占油气勘探和开发总成本50%以上，如果保证石油钻探开发安全，将大大节约钻井成本。从历年的陆地钻井井喷事故，如2003年重庆开县12·23钻井井喷事故，2006年四川清溪1井井喷事故和2011年四川油气田邛崃1号井发生井喷事故，以及海洋钻井井喷事故，如2010年美国墨西哥湾深水地平线井喷爆炸事故和2011年渤海湾蓬莱漏油事故，可以得出，钻井井喷事故时有发生，并且是石油钻探开发过程中的重大事故。从以上事故可以看出，不论是海上还是陆地钻井，国内外对于发现溢流一次压井失败后，进行二次压井的方法和技术极其缺乏。一次压井失效后，井控参数极其紊乱，地层压力准确估计很难，这也导致压井参数的准确获取难度较大。特别是在面对一些复杂条件下的井喷事故时，无法准确迅速地设计二次压井参数这个问题就更加严重了。复杂井控条件是指地层压力与井底压力差异大；地层出现酸性流体或气油比很高；地漏压差很小；浅气层；钻头不在井底等等，当以上几种复杂情况有两种或者两种以上同时存在时，将会使压井施工难度更大。对于这些复杂条件,如果井控技术及管理人员经验不足、溢流检测不及时、井控材料储备不够、压井钻井液配置能力不足、关井时机不当、压井参数设计不合理、压井操作不规范等都会使得首次压井失效概率较大，而且在首次压井失效后，很难实施二次压井操作。从国内外井控实例来看，以上情况几乎都发生过，有些诱发的事故是灾难性的。无法准确快速地实施二次压井操作，已经成为制约钻井安全的严重问题。

一次压井失效后采取的压井方法主要由常规压井方法和非常规压井方法。常规压井方法主要基于井底压力恒定的压井方法，主要包括司钻法、工程师法和循环加重法；非常规压井方法是在不能实施常规压井方法或者特殊工况下实施的压井方法，主要包括压回法、置换法、动力压井法、体积法、反循环法、顶部压井法和静态压井法等。如果能够有效地运用这些压井方法，基本能够处理各种不同条件下的一次压井失效事故。但是在一次压井失效后，如何快速选择压井方法和设置压井参数，成为有效地运用这些压井方法的最大障碍。目前压井参数设计主要是基于一些商业软件，例如Well Control（LandMark公司）、Kick（DrillBench公司）、Anadrill’sSideKick simulator和SPT OLGAWELL（Schlumberge公司），这些软件都是基于井场可提供的较有限数据进行分析及设计。对应简单情况下的井控，这些软件还是有效的，但是对于复杂条件的井控，则很难进行井控参数设计。尤其一次压井失效后，往往产生复杂的井控条件，需要开展的二次压井参数设计比一次压井困难得多。就多数井控案例来讲，如果没有非常有经验的井控专家，复杂条件的二次压井参数设计将变得异常困难，从而引发重大事故。

当前，钻井技术、录井技术、测井技术及计算机技术发展迅速。如果把这些先进的技术运用在井控作业中，形成一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置，毫无疑问将会大大二次压井成功率。从而大大减少井喷恶性事故的发生，为钻井工作的顺利实行提供安全保障。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置。

一次压井失效后二次压井参数检测处理方法，通过软件系统及硬件系统获取并建立该地区与井控相关的静态参数数据库、世界范围的井控案例数据库、本井钻井的动态参数数据库及井控参数设计程序库，基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数以指导实施二次压井，在实施二次压井的过程中继续扩充动态参数数据库，并在二次压井完成后将数据扩充至井控案例数据库;

地区与井控相关的静态参数数据库中的静态参数包括该区块的地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等与井控设计的相关参数；

世界范围的井控案例数据库中的案例包括历年国内外钻井井喷和压井案例；主要包括历次井喷和实施井控的发生条件、处理方法、处理结果及损失评估等；并对井控案例进行分类：按海上井和陆上井进行地理位置区分；按勘探井和开发井区分钻井的类型；按常规压井方法（工程师法、司钻法及边循环边加重法等）和非常规压井方法（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井等）区分井控方式；

井钻井的动态参数数据库中的动态参数包括正常钻进过程和一次压井过程中的本井钻井参数，这些参数均加入时间标记后存储到数据库中;

井钻井的动态参数数据库中的动态参数包括：（1）通过与井场录井仪直接通讯，获取的钻井过程中实时的录井参数，包括当前的井身结构、钻具组合、立压、套压、钻压、钻速、井深、井斜角、井方位角、井眼尺寸，钻井液参数（钻井液密度、粘度、温度、进出口流量等）、钻井泵泵压泵速泵冲、大钩高度和载荷、转盘扭矩等其他钻井工程参数；（2）利用压井参数采集系统采集一次压井过程中立管压力、套管压力、钻井液性能参数、压井液以及放喷参数等与压井有关的参数；

井控参数设计的程序库中的程序包括：常规压井参数设计程序（工程师法、司钻法及边循环边加重法）和非常规压井参数设计程序（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井）;

基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数，指导实施二次压井。

首先根据本井钻井的动态参数数据库相关曲线特征，结合静态参数数据库与井控案例数据库确定一次压井失效的可能原因；

在此基础上，应用井控参数设计的程序库，调用静态参数数据库中当前地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等关键性地层及地层流体参数，查询案例数据库中压井的经验，基于一次压井过程中的详细数据，设计二次压井参数以指导实施二次压井;

在实施二次压井过程中继续获取井场录井仪和压井参数采集系统的数据，并扩充至动态参数数据库中，在二次压井完成后，将此次处理方法、处理结果及损失评估等参数扩充至井控案例数据库中；在压井过程中如果出现异常，利用井控参数设计程序库中的程序，充分利用二次压井过程中获取的井场录井仪和压井参数采集系统的数据，重新评价压井问题，并优先合适的方法，快速设计新的压井参数。

一次压井失效后二次压井参数检测处理装置，力压传感器、套压传感器、泵送传感器、出口流量传感器、入口流量传感器分别连接滤波电路，滤波电路连接多路选择开关，多路选择开关连接程控放大电路，程控放大电路连接A/D数模转换器,A/D数模转换器连接数据采集处理装置，数据采集处理装置连接显示装置、报警装置、存储装置和存打装置。

本发明与背景技术相比，具有以下优点：

1、可实时检测一次压井过程压井参数变化并存储，本发明还存储有历年国内外重大钻井井喷事故处理过程，可随时查阅，在压井参数设计时，可以参考实施；

2、可保证一次压井失效后，进行二次压井设计参数的完整性，对二次压井参数设计提供可靠准确的基本参数；

3、存储有国内外先进的常规压井和非常规压井方法程序库，既可以根据井喷情况进行压井方法选择，又可以进行压井参数设计。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的一次压井后二次压井参数设计流程图。

图2为本发明的二次压井的压井参数数据库构成图。

图3为本发明的硬件系统组成图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2所示，本发明可以实时获取一次压井失效后可用的井场录井及相关数据，并通过计算机程序迅速选择二次压井的压井方法及压井参数设计，目的在于溢流井喷一次压井失效后能快速准确地进行二次压井，大幅度提高二次压井的成功率，显著减少溢流井喷带来的危害。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

（1）一次压井失效后二次压井参数检测处理方法及装置通过软件系统及硬件系统获取并建立该地区与井控相关的静态参数数据库、世界范围的井控案例数据库、本井钻井的动态参数数据库及井控参数设计程序库，基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数以指导实施二次压井，在实施二次压井的过程中继续扩充动态参数数据库，并在二次压井完成后将数据扩充至井控案例数据库。

（2）建立该地区与井控相关的静态参数数据库，静态参数包括该区块的地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度等分布。

（3）建立世界范围的井控案例数据库，案例包括历年国内外钻井井喷和压井案例。主要包括历次井喷和实施井控的发生条件、处理方法、处理结果及损失评估等。并对井控案例进行分类：按海上井和陆上井进行地理位置区分；按勘探井和开发井区分钻井的类型；按常规压井方法（工程师法、司钻法及边循环边加重法等）和非常规压井方法（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井等）区分井控方式；

（4）建立本井钻井的动态参数数据库，动态参数的获取分为两个途径：

第一途径是通过与井场录井仪直接通讯，获取钻井过程中实时的录井参数，包括当前的井身结构、钻具组合、立压、套压、钻压、钻速、井深、井斜角、井方位角、井眼尺寸，钻井液参数（钻井液密度、粘度、温度、进出口流量等）、钻井泵泵压泵速泵冲、大钩高度和载荷、转盘扭矩等其他钻井工程参数；

第二种方式是利用压井参数采集系统采集一次压井过程中立管压力、套管压力、钻井液性能参数、压井液以及放喷参数等与压井有关的参数；

动态参数包括正常钻进过程和一次压井过程中的本井钻井参数，这些参数均加入时间标记后存储到数据库中;

（5）建立井控参数设计的程序库。程序库包括常规压井参数设计程序（工程师法、司钻法及边循环边加重法等）和非常规压井参数设计程序（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井等）。

（6）基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数。

首先根据本井钻井的动态参数数据库相关曲线特征，结合静态参数数据库与井控案例数据库确定一次压井失效的可能原因。

在此基础上，应用井控参数设计的程序库，调用静态参数数据库中当前地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等关键性地层及地层流体参数，查询案例数据库中压井的经验，基于一次压井过程中的详细数据，设计二次压井参数以指导实施二次压井。

（7）实施二次压井，在此过程中继续获取井场录井仪和压井参数采集系统的数据，并扩充至动态参数数据库中，在二次压井完成后，将此次处理方法、处理结果及损失评估等参数扩充至井控案例数据库中，用于完善本发明的二次压井参数处理方法。

在压井过程中如果出现异常，利用井控参数设计程序库中的程序，充分利用二次压井过程中获取的井场录井仪和压井参数采集系统的数据，重新评价压井问题，并优先合适的方法，快速设计新的压井参数，尽可能达到快速准确，成为最优的压井系统。

实施例2：本发明涉及发现溢流关井之后进行首次压井失败后，快速进行二次压井参数设计。

首先，利用本发明中的压井参数采集系统，与压井参数传感器以及综合录井等装置连接，将一次压井过程中立管压力、套管压力、压井液性能参数和放喷节流参数等重要的压井参数收集整理；重点是绘制出一次压井过程中的立压和套压，井口溢流量随时间的变化曲线,为一次压井失效原因分析提供数据依据。

再次，利用本发明中的压井参数数据库，将已经收集到的压井参数，进行归类整理，存储在相应的数据库中，并且此数据库中的数据能够直接被压井参数程序库所调用，为后期压井数据分析以及压井参数设计提供数据基础；

第三，利用压井参数程序库，结合压井参数存储系统中的历年井喷压井事故数据库，对一次压井失效后采集的数据进行分析，设计二次压井参数。二次压井参数设计的过程如下：

首先分析一次压井过程中的立压和套压，井口溢流量随时间的变化曲线，通过此曲线和压井参数存储系统中的历年井喷压井事故数据库的一次压井曲线、压井参数程序库的相应压井方法的理论压井曲线进行对比，得到一次压井失效的原因。在此基础上，结合各种压井方法的适用性和优缺点、事故井的地层和井筒特征，筛选出最适用的压井方法。

在已经确定压井方法的基础上，压井参数程序自动从二次压井资料总数据库中调入压井模型计算所需要的参数（如井深、钻井液密度、地层压力、地层破裂压力、关井压力、井眼尺寸、井眼温度分布），并且提醒施工人员人工输入其他需要的压井计算参数（如压井液密度、排量、压井时间等等）。最后压井参数程序库就能输出压井程序和压井参数，并绘制出此次压井操作的理论压井曲线。

最后，根据二次压井设计的压井参数，组织井控人员及井控设备进行压井施工，并利用压井参数采集系统实时采集二次压井参数变化，通过理论压井曲线和实际压井曲线的对比，找出压井施工者存在的问题及时给出处理方案。

实施例3：如图3所示，一次压井失效后二次压井参数检测处理装置，力压传感器1、套压传感器2、泵送传感器3、出口流量传感器4、入口流量传感器5分别连接滤波电路6、7、8、9、10，滤波电路6、7、8、9、10连接多路选择开关11，多路选择开关11连接程控放大电路12，程控放大电路12连接A/D数模转换器13,A/D数模转换器13连接数据采集处理装置14，数据采集处理装置14连接显示装置15、报警装置16、存储装置17和存打装置18。数据采集处理装置14为现有技术，报警装置16、程控放大电路12、A/D数模转换器13和滤波电路可采用现有技术产品，显示装置15、存储装置17为计算机，存打装置18为打印机。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一次压井失效后二次压井参数检测处理方法，其特征在于：通过软件系统及硬件系统获取并建立该地区与井控相关的静态参数数据库、世界范围的井控案例数据库、本井钻井的动态参数数据库及井控参数设计程序库，基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数以指导实施二次压井，在实施二次压井的过程中继续扩充动态参数数据库，并在二次压井完成后将数据扩充至井控案例数据库;

地区与井控相关的静态参数数据库中的静态参数包括该区块的地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等与井控设计的相关参数；

世界范围的井控案例数据库中的案例包括历年国内外钻井井喷和压井案例；主要包括历次井喷和实施井控的发生条件、处理方法、处理结果及损失评估等；并对井控案例进行分类：按海上井和陆上井进行地理位置区分；按勘探井和开发井区分钻井的类型；按常规压井方法（工程师法、司钻法及边循环边加重法等）和非常规压井方法（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井等）区分井控方式；

井钻井的动态参数数据库中的动态参数包括正常钻进过程和一次压井过程中的本井钻井参数，这些参数均加入时间标记后存储到数据库中;

井钻井的动态参数数据库中的动态参数包括：（1）通过与井场录井仪直接通讯，获取的钻井过程中实时的录井参数，包括当前的井身结构、钻具组合、立压、套压、钻压、钻速、井深、井斜角、井方位角、井眼尺寸，钻井液参数（钻井液密度、粘度、温度、进出口流量等）、钻井泵泵压泵速泵冲、大钩高度和载荷、转盘扭矩等其他钻井工程参数；（2）利用压井参数采集系统采集一次压井过程中立管压力、套管压力、钻井液性能参数、压井液以及放喷参数等与压井有关的参数；

井控参数设计的程序库中的程序包括：常规压井参数设计程序（工程师法、司钻法及边循环边加重法）和非常规压井参数设计程序（置换法、体积法、压回法、动力压井法、反循环法压井）;

基于井控参数设计程序库的压井程序利用各种数据库设计二次压井参数，指导实施二次压井。

2.根据权利要求1所述的一种一次压井失效后二次压井参数检测处理方法，其特征在于首先根据本井钻井的动态参数数据库相关曲线特征，结合静态参数数据库与井控案例数据库确定一次压井失效的可能原因；

在此基础上，应用井控参数设计的程序库，调用静态参数数据库中当前地质构造、地层的孔隙度及渗透率、地层岩石岩性、地层流体相态、地层压力及温度分布等关键性地层及地层流体参数，查询案例数据库中压井的经验，基于一次压井过程中的详细数据，设计二次压井参数以指导实施二次压井;

在实施二次压井过程中继续获取井场录井仪和压井参数采集系统的数据，并扩充至动态参数数据库中，在二次压井完成后，将此次处理方法、处理结果及损失评估等参数扩充至井控案例数据库中；在压井过程中如果出现异常，利用井控参数设计程序库中的程序，充分利用二次压井过程中获取的井场录井仪和压井参数采集系统的数据，重新评价压井问题，并优先合适的方法，快速设计新的压井参数。

3.一次压井失效后二次压井参数检测处理装置，其特征在于力压传感器、套压传感器、泵送传感器、出口流量传感器、入口流量传感器分别连接滤波电路，滤波电路连接多路选择开关，多路选择开关连接程控放大电路，程控放大电路连接A/D数模转换器,A/D数模转换器连接数据采集处理装置，数据采集处理装置连接显示装置、报警装置、存储装置和存打装置。