CN108708711A - 一种准确确定漏失层位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准确确定漏失层位的方法，可以在上部地层存在薄弱地层或易发生重复漏失的层位，因施工参数的改变或操作不当引起上部某一薄弱地层发生漏失或已堵住的层位发生重复漏失时，利用现场现有条件和设备，通过一系列操作和计算，就能准确确定当前漏失层位，为堵漏工艺和材料选择提供依据，提高堵漏效率和堵漏成功率，减少堵漏材料用量，降低钻井成本。

Description

一种准确确定漏失层位的方法

技术领域

本发明涉及堵漏技术领域，特别是一种准确确定漏失层位的方法。

背景技术

井漏是石油钻井工程作业中常见的井下复杂情况之一，是钻井中长期悬而未决的重大难题，对油气勘探、钻井及开发作业造成巨大危害。井漏可以发生在钻井作业的各个环节。井漏不仅损失大量的钻井液和堵漏材料，损失钻井时间，延长建井周期，还会影响地质录井工作的正常进行，伤害储集层，可能引起井喷、井塌、卡钻等一系列其他井下复杂情况，也对后续固井施工，压力改造效果产生不利的影响。针对漏失层位多的复杂井，漏失层位的准确判断是选择堵漏工艺，提高堵漏效率的关键。特别是对于原生裂缝性漏失和次生裂缝性漏失，及堵漏效果不好易发生重复漏失的层位，因施工参数的改变或操作不当引起上部某一薄弱地层发生漏失或已堵住的层位发生重复漏失，此时漏失层位判断比较困难。采用常规判断方法具有所需设备多、等待时间长、施工操作复杂、准确率低的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种等待时间短、施工方便、利用现场设备就能实施的准确确定漏失层位的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种准确确定漏失层位的方法，它包括以下步骤：

(1)计算上个漏层此时的最大承压P₁；

(2)确定发生漏失时的漏失压力P_t；

(3)确定高密度堵漏浆段塞长度L_mr,，满足高密度堵漏浆段塞高于上个漏层50m以上，且上个漏层以上高密度堵漏浆量不小于2m³的要求；

(4)确定井筒内钻井液高度L_m和清水的高度L_w；

(5)确定初始循环排量Q₀并逐步循环；

(6)循环过程中观测出口排量，若出口排量Q_c小于泵入排量Q₀，则计算累计漏失量：

V_l＝(Q₀-Q_c)×T (1)

当累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若循环过程中进出口排量相等，则按井底有效液柱压力增加0.1MPa的幅度调整循环排量，排量调整公式为：

式(2)中D_t为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；n为常数1,2,3…..；H为井深，m；h为井筒内液面高度，m；

直到累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若无高密度堵漏浆段塞，则漏层位于井底。

优选的，所述步骤(4)中钻井液高度L_m和清水的高度L_w由下列计算方式得出：

(1)根据漏失压力计算钻井液高度

注段塞结束时高密度堵漏浆段塞长度为：

式(4)中L_mrz：注段塞结束时高密度堵漏浆段塞长度，m；Lmr：:起钻后井筒内高密度堵漏浆段塞长度，m；D_t(D)为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；dp钻杆内径，mm；

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(5)中L_mz1为根据漏失压力计算的注高密度堵漏浆结束时钻井液高度，m；P_t为漏失压力，MPa；P_pe注高密度堵漏浆结束时的循环压耗，MPa；ρ_w为清水的密度，g/cm³；ρ_mr为高密度堵漏浆密度，g/cm³；ρ_m为钻井液密度，g/cm³。

其中，循环压耗为：

式(6)中：Q为排量，L/s；H为井深，m。

(2)根据上个漏点承压计算

注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度为：

根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算：

L_x1为根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算的注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m；

根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算：

L_x2为根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m。

L_x＝max(L_x1,L_x2) (9)

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(10)中P₁为上个漏点的承压，MPa；P_pe1为上个漏点的循环压耗，MPa；

为防止井底有效液柱压力过高，注段塞结束时井筒内钻井液高度为：

L_mz＝min(L_mz1,L_mz2) (11)

起钻至套管鞋处时，井筒内钻井液高度为：

井筒内清水高度为：

L_w＝H-L_mr-L_m (13)

优选的，所述步骤(5)中初始循环排量Q₀由下列方式计算：

式(14)中：Q₀为循环的初始排量，L/s；D_t为上层套管内径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；L_p1为开始循环时井筒内光钻杆长度，m。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明可以在上部地层存在薄弱地层或易发生重复漏失的层位，因施工参数的改变或操作不当引起上部某一薄弱地层发生漏失或已堵住的层位发生重复漏失时，利用现场现有条件和设备，通过一系列操作和计算，就能准确确定当前漏失层位，为堵漏工艺和材料选择提供依据，提高堵漏效率和堵漏成功率，减少堵漏材料用量，降低钻井成本。

附图说明

图1为本发明的物理模型的示意图。

图中，1-上层套管，2-井眼，3-钻杆，4-上个漏失点，H-井深，Lw-清水高度，Lm-钻井液高度，L-高密度堵漏浆高度。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作详细说明。

一种准确确定漏失层位的方法，它包括以下步骤：

(1)计算上个漏层此时的最大承压P₁；

(2)确定发生漏失时的漏失压力P_t；

(3)确定高密度堵漏浆段塞长度L_mr,，满足高密度堵漏浆段塞高于上个漏层50m以上，且上个漏层以上高密度堵漏浆量不小于2m³的要求；

(4)确定井筒内钻井液高度L_m和清水的高度L_w；

(5)确定初始循环排量Q₀并逐步循环；

(6)循环过程中观测出口排量，若出口排量Q_c小于泵入排量Q₀，则计算累计漏失量：

V_l＝(Q₀-Q_c)×T (1)

当累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若循环过程中进出口排量相等，则按井底有效液柱压力增加0.1MPa的幅度调整循环排量，排量调整公式为：

式(2)中D_t为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；n为常数1,2,3…..；H为井深，m；h为井筒内液面高度，m；

直到累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若无高密度堵漏浆段塞，则漏层位于井底。

其中，步骤(1)中应用水力参数计算公式，计算发生漏失时上个漏层的最大承压P₁，即：

P₁＝0.00981×ρ_m×H₁+P_pe1

式中：P₁为发生漏失时上个漏层的最大承受压力，MPa；ρ_m为钻井液密度，g/cm³；P_pe1为上个漏层位置的循环压耗，MPa；H₁为上个漏层深度，m。

步骤(3)中由于高密度堵漏浆段塞应高于上个漏层50m以上，且上个漏层以上高密度堵漏浆量不小于2m³，即满足下列条件：

L_mr1＝H-H₁+50

L_mr＝max(L_mr1,L_mr2)

则高密度堵漏浆段塞体积为

式中：L_mr高密度堵漏浆段塞长度，m；V_mr高密度堵漏浆段塞体积，m³；D为井眼直径，mm。

优选的，所述步骤(4)中钻井液高度L_m和清水的高度L_w由下列计算方式得出：

(1)根据漏失压力计算钻井液高度

注段塞结束时高密度堵漏浆段塞长度为：

式(4)中L_mrz：注段塞结束时高密度堵漏浆段塞长度，m；Lmr：:起钻后井筒内高密度堵漏浆段塞长度，m；D_t(D)为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；dp钻杆内径，mm；

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(5)中L_mz1为根据漏失压力计算的注高密度堵漏浆结束时钻井液高度，m；P_t为漏失压力，MPa；P_pe注高密度堵漏浆结束时的循环压耗，MPa；ρ_w为清水的密度，g/cm³；ρ_mr为高密度堵漏浆密度，g/cm³；ρ_m为钻井液密度，g/cm³。

其中，循环压耗为：

式(6)中：Q为排量，L/s；H为井深，m。

(2)根据上个漏点承压计算

注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度为：

根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算：

L_x1为根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算的注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m；

根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算：

L_x2为根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m。

L_x＝max(L_x1,L_x2) (9)

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(10)中P₁为上个漏点的承压，MPa；P_pe1为上个漏点的循环压耗，MPa；

为防止井底有效液柱压力过高，注段塞结束时井筒内钻井液高度为：

L_mz＝min(L_mz1,L_mz2) (11)

起钻至套管鞋处时，井筒内钻井液高度为：

井筒内清水高度为：

L_w＝H-L_mr-L_m (13)

优选的，所述步骤(5)中初始循环排量Q₀由下列方式计算：

式(14)中：Q₀为循环的初始排量，L/s；D_t为上层套管内径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；L_p1为开始循环时井筒内光钻杆长度，m。

下面进行以某口井为例进行实例计算。

某井采用常规钻进，所用低固相泥浆具有下述参数：密度1.08g/cm³，粘度22s，滤失量33cm³/30min，静切力0.2～0.5Pa，含砂量1.0％，PH＝10，井眼参数为井径215.9mm，直径为165mm钻铤54m，直径为127mm钻杆490m，方入6m。

该井曾在119～127m、211～218m、450—472m等井段进行过堵漏工作；119～127m、211～218m均采用水泥堵漏，消耗水泥浆14m³，堵漏耗时5.4d；450—472m处漏失时采用静止堵漏工艺，注入堵漏材料15.3m³，堵漏耗时20.2h；当钻进至井深550m时，出现了严重度为2—5m³/h的部分漏失，并且在停止钻进时漏失亦停，而静液面稳定在井口。

采用排量公式逐渐增加排量，当n＝15时，进出口排量不一致，此时，排量为

发生漏失时127m及218m处有效液柱压力均大于正常钻进时的压力，因此，正常钻进时漏失点不在这两处。漏失时，472m处有效静液柱压力为6.5MPa，550m处有效静液柱压力为7.3MPa，均小于正常钻进时的有效静液柱压力。

通过计算，高密度堵漏水泥浆长度为134m，高密度水泥浆量为4.9m³。注塞结束时的高密度堵漏水泥浆长度为

注塞结束时，472m处有效液柱压力为5.05MPa＜6.3MPa。因此，常规泥浆长度为416m，此时，井底静液柱压力为5.9MPa。将光钻杆上提至150m处，准备循环。

循环初始排量为：

通过观测出口流量，测得出口流量为1.5L/s，发现此时有漏失，漏失量为1.94m³/h。

循环2.53h后，累计漏失量为4.91m³，大于高密度水泥浆量。停止循环，下钻探得高密度水泥浆塞面在472m处，说明漏失层位为450—472m处。

堵漏措施：下光钻杆至430m(450m以上20m)，配制堵漏泥浆5m³，注入井内，上提钻杆至150m处，开泵循环，排量为2.04L/s。观测出口流量，循环开始时，出口流量为1.5L/s，后缓慢增加，循环1h后，出口流量为1.08L/s，循环2h后，进出口流量一致。关井憋压0.5MPa，静止堵漏2h。提高排量为正常钻进排量28L/s，无漏失。堵漏成功。

该井在钻进至井深573.0m、585.0m、814.23m、858.6m、868.4m、869.75m、894.47m、916m、922.4m、1079.05m、1122.4m处均发生漏失，通过以上方法计算分析，发现钻进至井深814.23m、858.6m、868.4m、869.75m、894.47m、916m、922.4m、1079.05m、1122.4m时均是由于上部573.0m—585.0m处漏层因施工参数改变而重新打开发生漏失。采取堵漏措施时均将钻杆上提至550m进行堵漏材料的注入，减少了堵漏材料的用量，缩短了堵漏时间。

由下表可知，通过本发明的运用，相同区块钻井，可缩短堵漏时间71.05％，减少堵漏材料成本56.43％，节约堵漏总成本67.44％。

堵漏材料用量与成本对比表

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种准确确定漏失层位的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)计算上个漏层此时的最大承压P₁；

(2)确定发生漏失时的漏失压力P_t；

(3)确定高密度堵漏浆段塞长度L_mr,，满足高密度堵漏浆段塞高于上个漏层50m以上，且上个漏层以上高密度堵漏浆量不小于2m³的要求；

(4)确定井筒内钻井液高度L_m和清水的高度L_w；

(5)确定初始循环排量Q₀并逐步循环；

(6)循环过程中观测出口排量，若出口排量Q_c小于泵入排量Q₀，则计算累计漏失量：

V_l＝(Q₀-Q_c)×T (1)

当累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若循环过程中进出口排量相等，则按井底有效液柱压力增加0.1MPa的幅度调整循环排量，排量调整公式为：

式(2)中D_t为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；n为常数1,2,3…..；H为井深，m；h为井筒内液面高度，m；

直到累计漏失量等于高密度堵漏浆量时，停止循环，下钻探得高密度堵漏浆段塞层与钻井液层的分界位置即为漏失层位位置；若无高密度堵漏浆段塞，则漏层位于井底。

2.根据权利要求1所述的一种准确确定漏失层位的方法，其特征在于，所述步骤(4)中钻井液高度L_m和清水的高度L_w由下列计算方式得出：

(1)根据漏失压力计算钻井液高度

式(4)中L_mrz：注段塞结束时高密度堵漏浆段塞长度，m；Lmr：:起钻后井筒内高密度堵漏浆段塞长度，m；D_t(D)为井眼直径，mm；D_p为钻杆外径，mm；dp钻杆内径，mm；

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(5)中L_mz1为根据漏失压力计算的注高密度堵漏浆结束时钻井液高度，m；P_t为漏失压力，MPa；P_pe注高密度堵漏浆结束时的循环压耗，MPa；ρ_w为清水的密度，g/cm³；ρ_mr为高密度堵漏浆密度，g/cm³；ρ_m为钻井液密度，g/cm³。

其中，循环压耗为：

式(6)中：Q为排量，L/s；H为井深，m。

(2)根据上个漏点承压计算

注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度为：

根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算：

L_x1为根据漏点以上50m高密度堵漏浆计算的注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m；

根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算：

L_x2为根据漏点以上2m³高密度堵漏浆计算注段塞结束时上个漏层以上高密度堵漏浆段塞长度，m。

L_x＝max(L_x1,L_x2) (9)

注高密度堵漏浆结束时钻井液高度为：

式(10)中P₁为上个漏点的承压，MPa；P_pe1为上个漏点的循环压耗，MPa；

为防止井底有效液柱压力过高，注段塞结束时井筒内钻井液高度为：

L_mz＝min(L_mz1,L_mz2) (11)

起钻至套管鞋处时，井筒内钻井液高度为：

井筒内清水高度为：

L_w＝H-L_mr-L_m (13)

3.根据权利要求1所述的一种准确确定漏失层位的方法，其特征在于，所述步骤(5)中初始循环排量Q₀由下列方式计算：

式(14)中：Q₀为循环的初始排量，L/s；D_t为上层套管内径，mm；η_w为清水的塑性粘度，mPa.s；L_p1为开始循环时井筒内光钻杆长度，m。