CN109098683A - 一种用于水平井消除重力置换的压井方法 - Google Patents

一种用于水平井消除重力置换的压井方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于水平井消除重力置换的压井方法，包括以下步骤：确定环形防喷器的关闭压力；再打开闸板防喷器；以0.3m/s的起钻速度进行起钻，当起出钻具的长度达到井底中水平段的长度时，关闭与井内钻具尺寸一致的半封闸板防喷器，然后打开环形防喷器；打开钻开液泵和节流阀，并调节节流阀使套压等于钻开液泵排溢流前的关井套压，把钻开液泵泵速调至压井泵速，并保持不变，读出此时的立压；保持循环立管压力不变，直到地层流体排出地面；测量停泵关井时的关井套压和关井立压，并将关井套压和关井立压进行判定。本发明消除重力置换，解决了水平井压井的一大技术难点。

Description

一种用于水平井消除重力置换的压井方法
技术领域
本发明涉及一种用于水平井消除重力置换的压井方法，属于石油开采技术领域
背景技术
在我国所有油田均有水平井，但对水平井的压井国内外教材均未提到。由于水平井的水平段通常是在油气层(目的层)水平，所以，重力置换始终存在。这样导致循环时井口总是有油气，提高钻井液密度井口还是有油气。
而现有的压井方法是采用一次法压井技术或二次法压井技术。其一次法压井技术是发生溢流关井后，将配置的压井钻井液直接泵入井内，在一个循环周内将溢流排出井口并压住井的方法；用一个循环周期完成。这种方法不能消除重力置换造成的油气连续进入井内。其二次法压井技术是发生溢流关井后，先用原密度钻井液循环排出溢流，再用加重钻井液压井的方法，用两个循环周期完成。这种方法也不能消除重力置换造成的油气连续进入井内，且压井时间长。上述相关压井技术均不能消除重力置换。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种用于水平井消除重力置换的压井方法，该方法可以消除水平井内的重力置换。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种用于水平井消除重力置换的压井方法，包括以下步骤：
步骤S10、根据关井时的井压和井口封井器所关钻具尺寸确定环形防喷器的关闭压力；
步骤S20、再将环形防喷器的关闭压力调到步骤S10中确定的关闭压力，再打开闸板防喷器；
步骤S30、以0.3m/s的起钻速度进行起钻，当起出钻具的长度达到井底中水平段的长度时，关闭与井内钻具尺寸一致的半封闸板防喷器，然后打开环形防喷器；
步骤S40、打开钻开液泵和节流阀，并调节节流阀使钻开液泵排溢流前的关井套压等于关井套压，把钻开液钻开液泵泵速调至压井泵速，并保持不变，读出此时的立压；
步骤S50、保持循环立管压力不变，直到地层流体排出地面；
步骤S60、一直进行排液，直到环形空间的地层流体排出地面，停泵关井；
步骤S70、测量步骤S60中停泵关井时的关井套压和关井立压，并将关井套压和关井立压进行判定；
当关井套压＝关井立压＝零时，说明消除重力置换压井成功，则结束操作；
当关井套压＞关井立压＞零时，则继续进行排液直到关井套压和关井立压都等于零后，结束操作；
当关井套压＝关井立压＞零时，则提高钻井液密度后再继续排液，继续上述步骤，直到关井套压和关井立压等于零后，结束操作。
进一步的技术方案是，所述步骤S10中关闭压力的计算过程为：
根据环形防喷器和钻具的尺寸得到环形防喷器的活塞截面积A、胶芯与钻具的接触面积S；再根据下式确定环形防喷器的关闭压力；
P关闭压力＝P最低+P变A/S－P井压
式中：P关闭压力为环形防喷器的关闭压力；P最低为最低关闭压力，是一已知数，是环形防喷器的设计参数，由生产厂家提供一个参数；P井压为关井时的井压；
P变为环形防喷器动作时有胶芯变形的压力；A为环形防喷器的活塞截面积；S为胶芯与钻具的接触面积。
进一步的技术方案是，所述步骤S50中在一个迟到时间内保持循环立管压力不变，其一个迟到时间是钻井液从井底返回到井口的时间。
进一步的技术方案是，所述S70中当关井套压＝关井立压＞零时，操作的具体过程：
首先根据下面两个公式和关井立压确定压井液密度和终了循环立管总压力：
ρmk＝ρm+Pd/gH
式中：ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pd为关井立压；g为0.00981；H为井深；
PTf＝Pci·ρmk/ρm
式中：PTf为终了循环立管总压力；ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pci为低泵速泵压；
然后缓慢开泵，迅速打开节流阀及上游的平板阀，调节节流阀使开泵排溢流前的关井套压等于关井套压，并将把泵速调至压井泵速，并保持压井泵速不变，读出此时的立压；
再在加重钻井液由地面到达钻头这段时间内，通过节流阀保持套压不变；压井钻井液由钻头水眼返至环形空间时，调节节流阀，使立管压力一直保持终了立管总压力不变，直到压井钻井液返出井口；
最后停泵关井，若立压、套压都等于零，说明压井成功。
本发明具有以下优点：1、解决了水平井压井的一大技术难点，消除重力置换的压井方法在国内外教材均没有提到；
2、消除重力置换的压井方法，成功率100％；
3、操作简单，所需要工程数据以图表形式提供，操作过程均是控制不同阶段的压力不变，容易操作；
4、消除重力置换的压井方法压井成本低；
5、消除重力置换的压井方法的压井时间短，不需要加重钻井液，只是特殊情况才提高钻井液密度；
6、消除重力置换压井方法适用于钻、试、修井的水平井的压井，应用范围广；
7、避免长时间停止循环而卡钻，因为关井后很短时间就开始压井；
8、通过现场证明，消除重力置换的压井具有科学性、可靠性，可以大幅度提高经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
本发明的一种用于水平井消除重力置换的压井方法，步骤S10、根据关井时的井压和井口封井器所关钻具尺寸确定环形防喷器的关闭压力；
根据环形防喷器和钻具的尺寸得到环形防喷器的活塞截面积A、胶芯与钻具的接触面积S；再根据下式确定环形防喷器的关闭压力；
P关闭压力＝P最低+P变A/S－P井压
式中：P关闭压力为环形防喷器的关闭压力；P最低为最低关闭压力，是一已知数，是环形防喷器的设计参数，由生产厂家提供一个参数；P井压为关井时的井压；P变为环形防喷器动作时有胶芯变形的压力；A为环形防喷器的活塞截面积；S为胶芯与钻具的接触面积。
步骤S20、再将环形防喷器的关闭压力调到步骤S10中确定的关闭压力，再打开闸板防喷器；
步骤S30、以0.3m/s的起钻速度进行起钻，当起出钻具的长度达到井底中水平段的长度时，关闭与井内钻具尺寸一致的半封闸板防喷器，然后打开环形防喷器；
步骤S40、打开钻开液泵和节流阀，并调节节流阀使钻开液泵排溢流前的关井套压等于关井套压，把钻开液钻开液泵泵速调至压井泵速，并保持不变，读出此时的立压；
步骤S50、在一个迟到时间内保持循环立管压力不变，直到地层流体排出地面，其一个迟到时间是钻井液从井底返回到井口的时间；
步骤S60、一直进行排液，直到环形空间的地层流体排出地面，停泵关井；
步骤S70、测量步骤S60中停泵关井时的关井套压和关井立压，并将关井套压和关井立压进行判定；
当关井套压＝关井立压＝零时，说明消除重力置换压井成功，则结束操作；
当关井套压＞关井立压＞零时，则继续进行排液直到关井套压和关井立压都等于零后，结束操作；
当关井套压＝关井立压＞零时，首先根据下面两个公式和关井立压确定压井液密度和终了循环立管总压力：
ρmk＝ρm+Pd/gH
式中：ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pd为关井立压；g为0.00981；H为井深；
PTf＝Pci·ρmk/ρm
式中：PTf为终了循环立管总压力；ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pci为低泵速泵压；
然后缓慢开泵，迅速打开节流阀及上游的平板阀，调节节流阀使开泵排溢流前的关井套压等于关井套压，并将把泵速调至压井泵速，并保持压井泵速不变，读出此时的立压；
在加重钻井液由地面到达钻头这段时间内(即注满管柱内的体积)，通过节流阀保持套压不变；压井钻井液由钻头水眼返至环形空间(即注满环形空间的体积)时。调节节流阀，使立管压力一直保持终了立管总压力不变，直到压井钻井液返出井口；
最后停泵关井，若立压、套压都等于零，说明压井成功。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于水平井消除重力置换的压井方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10、根据关井时的井压和井口封井器所关钻具尺寸确定环形防喷器的关闭压力；
步骤S20、再将环形防喷器的关闭压力调到步骤S10中确定的关闭压力，再打开闸板防喷器；
步骤S30、以0.3m/s的起钻速度进行起钻，当起出钻具的长度达到井底中水平段的长度时，关闭与井内钻具尺寸一致的半封闸板防喷器，然后打开环形防喷器；
步骤S40、打开钻开液泵和节流阀，并调节节流阀使钻开液泵排溢流前的关井套压等于关井套压，把钻开液钻开液泵泵速调至压井泵速，并保持不变，读出此时的立压；
步骤S50、保持循环立管压力不变，直到地层流体排出地面；
步骤S60、一直进行排液，直到环形空间的地层流体排出地面，停泵关井；
步骤S70、测量步骤S60中停泵关井时的关井套压和关井立压，并将关井套压和关井立压进行判定；
当关井套压＝关井立压＝零时，说明消除重力置换压井成功，则结束操作；
当关井套压＞关井立压＞零时，则继续进行排液直到关井套压和关井立压都等于零后，结束操作；
当关井套压＝关井立压＞零时，则提高钻井液密度后再继续排液，继续上述步骤，直到关井套压和关井立压等于零后，结束操作。
2.根据权利要求所述1的一种用于水平井消除重力置换的压井方法，其特征在于，所述步骤S10中关闭压力的计算过程为：
根据环形防喷器和钻具的尺寸得到环形防喷器的活塞截面积A、胶芯与钻具的接触面积S；再根据下式确定环形防喷器的关闭压力；
P关闭压力＝P最低+P变A/S－P井压
式中：P关闭压力为环形防喷器的关闭压力；P最低为最低关闭压力；P井压为关井时的井压；P变为环形防喷器动作时有胶芯变形的压力；A为环形防喷器的活塞截面积；S为胶芯与钻具的接触面积。
3.根据权利要求所述2的一种用于水平井消除重力置换的压井方法，其特征在于，所述步骤S50中在一个迟到时间内保持循环立管压力不变，其一个迟到时间是钻井液从井底返回到井口的时间。
4.根据权利要求所述2的一种用于水平井消除重力置换的压井方法，其特征在于，所述S70中当关井套压＝关井立压＞零时，操作的具体过程：
首先根据下面两个公式和关井立压确定压井液密度和终了循环立管总压力：
ρmk＝ρm+Pd/gH
式中：ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pd为关井立压；g为0.00981；H为井深；
PTf＝Pci·ρmk/ρm
式中：PTf为终了循环立管总压力；ρmk为压井液密度；ρm为关井时的钻井液密度；Pci为低泵速泵压；
然后缓慢开泵，迅速打开节流阀及上游的平板阀，调节节流阀使开泵排溢流前的关井套压等于关井套压，并将把泵速调至压井泵速，并保持压井泵速不变，读出此时的立压；
再在加重钻井液由地面到达钻头这段时间内，通过节流阀保持套压不变；压井钻井液由钻头水眼返至环形空间时，调节节流阀，使立管压力一直保持终了立管总压力不变，直到压井钻井液返出井口；
最后停泵关井，若立压、套压都等于零，说明压井成功。
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