CN109184674A - 一种新型地层漏失压力随钻测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气钻井工程领域，尤其涉及一种新型地层漏失压力随钻测量的方法。其技术方案为：一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，包括如下步骤：1)钻头进入储层后，停止钻进，稳定井口套压值PC，循环钻井液；2)逐步提高井口套压值PC，通过微流量监测系统监测井口钻井液流量，判断井口钻井液流量是否偏离正常流量均值；3)当出口钻井液流量刚低于正常流量均值时，通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL≈BHP，取PL＝BHP，即得到地层漏失压力PL。本发明提供了一种测量精度方便控制的新型地层漏失压力随钻测量的方法，解决了现有地层漏失压力测量方法的测量精度难以控制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井工程领域，尤其涉及一种新型地层漏失压力随钻测量的方法。
背景技术
地层漏失压力是石油钻井的重要参数，准确掌握地层漏失压力，有利于调整钻井液性能，确保安全的钻井施工作业。目前，石油钻井过程对地层孔隙压力的测量方法主要有：
第一、通过关井缓慢开泵，看立压变化曲线，当立压即将达到峰值偏离后再降低并趋于平稳，人为判定偏离开始时计算的井底压力即为漏失压力。但该传统方法对于目前所面临的复杂地质环境而言，显然不适用，因为立压的滞后效应和井队大泵流量难以控制问题，关井开泵很容易憋漏地层而造成大量钻井液漏失和不必要的安全隐患。
第二，采用测井参数解释，评价该井所钻地层的漏失或者破裂压力，但该项技术需要测井专用设备、仪器及解释软件完成，且所测数据受到多种因数影响，所解释的漏失或者破裂压力数据仅供参考，且具有事后迟滞效应，为此不能随钻指导生产。
综上，通过关井开泵方式测量地层漏失压力时，通过观察立压变化来计算地层楼漏失压力，而立压具有滞后性，则所测得的地层漏失压力误差较大，地层漏失压力的计算精度不易控制。采用测井参数解释来测量地层漏失压力时，不能随钻测量，失去对钻井的指导意义。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种测量精度方便控制的新型地层漏失压力随钻测量的方法，解决了现有地层漏失压力测量方法的测量精度难以控制的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，包括如下步骤：
1)钻头进入地层后，停止钻进，稳定井口套压值PC，循环钻井液；此时井底压力BHP小于地层漏失压力PL，钻井液不会从地层孔隙漏失，则此时不会出现井口钻井液流量偏离正常流量均值的情况；
2)逐渐提高井口套压值PC，通过微流量监测系统监测出口钻井液流量，判断井口钻井液流量是否偏离正常流量均值；由于井底压力BHP＝PH+Pf+PC，则随着PC的提高，BHP也逐渐升高，其中PH为钻井液液柱压力、Pf为循环压耗、PC为井口套压；
3)当井底压力BHP增大到大于地层漏失压力PL，钻井液开始从地层漏失，出口钻井液流量开始偏离正常流量曲线，通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL稍小于BHP，PL≈BHP，取PL＝BHP，即得到地层漏失压力；可通过控制井口套压值PC每次的增加量来控制地层漏失压力PL测量精度，井口套压值PC每次的增加量越小，地层漏失压力PL测量精度越高。
作为本发明的优选方案，在步骤2)中，降低井口套压值时，按步长△PC等量增大PC。等量增大井口套压值，方便控制地层漏失压力PL测量精度。
作为本发明的优选方案，根据△Pc，考虑一些安全因素，0.01Mpa≤△PC≤7Mpa，其中PBHP为实测井底压力，PPP为预测漏失压力，PA为井底压力和预测漏失压力平均值。则根据BHP-△Pc≤PL≤BHP，地层漏失压力的测量精度取决与△PC，将△PC控制在合适的较小的范围，可相应提高地层漏失压力PL测量精度和测量方便性，提高测量效率。
作为本发明的优选方案，在步骤2)中，每次提高井口套压值PC后，间隔一个迟到时间t,1s≤t≤999s，便于井内液体在井内的压力得到平衡，为微漏出现时间的滞后性预留足够时间。通过微流量监测系统对比进出口流量曲线变化情况，如果进出口流量曲线基本保持不变，即出口流量基本等于入口流量，说明井底压力小于地层漏失压力，需要进一步提高井口套压。如果进出口流量曲线偏离入口流量曲线逐渐减少，说明井筒流体已进入地层，井底压力已大于地层漏失压力。
作为本发明的优选方案，在步骤1)中，循环钻井液时，钻井液至少在钻井液循环系统中循环一个周期，保证钻井液充分循环，保证井内压力的均匀性。
作为本发明的优选方案，在步骤1)之前，根据预测地层孔隙压力，应进入目的层前100米调整钻井液密度,如低于给定地层压力系数0.02g/cm3等。
作为本发明的优选方案，在步骤3)之后，进行步骤4)：重新降低井口套压PC，恢复初始微过平衡钻进。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方法根据理论：地层漏失压力与井底压力平衡时，PL≈BHP＝PH+Pf+PC，其中PP为地层漏失压力、BHP为井底压力、PH为钻井液液柱压力、Pf为循环压耗、PC为井口套压，则通过提高井口套压PC，使得井底压力BHP接近于地层漏失压力PL，即可将井底压力BHP作为地层漏失压力PL，予以记录。
循环钻井液时井底压力BHP大小于地层漏失压力PL，钻井液不会从地层漏失，则此时不会出现出口钻井液流量偏离正常流量曲线的情况。逐渐降低井口套压值PC，当井底压力BHP增加到大于地层漏失压力PL，钻井液开始从地层漏失，钻井液流量开始偏离正常流量均值。通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL稍小于BHP，PL≈BHP，取PL＝BHP。可通过控制井口套压值PC每次的增加量来控制地层漏失压力PL测量精度，井口套压值PC每次的增加量越小，地层漏失压力PL测量精度越高，因此，地层漏失压力测量精度方便控制，可根据需要得到相应精度的地层漏失压力值。
本发明的方法操作简便并且精度高，无需关井和起下钻，操作方便，耗时短；不需要采用随钻地层漏失压力测量仪测量，成本低，更有利于现场应用；能有效预防和控制溢流和井漏、避免井下复杂。
通过对底层漏失压力的精确测量，可方便调整钻进速度、井口套压值等钻井参数，从而相应提高钻井效率、缩短钻井周期。利用精度较高的底层漏失压力对钻井参数进行设计，还可保护油气层，提高水平延伸能力，有利于提高单井产能。
2、按步长△PC等量增加PC，方便控制地层漏失压力PL测量精度，根据
BHP-△Pc≤PL≤BHP，控制△PC有利于缩小地层漏失压力PL的误差范围。
3、由于BHP-△Pc≤PL≤BHP，则地层漏失压力的测量精度取决与△PC，则将△PC控制在合适的较小的范围，可相应提高地层漏失压力PL测量精度和测量方便性，提高测量效率。
4、每次增加井口套压值PC后，间隔1s～999s(一个迟到时间)，便于井内液体在井内的压力得到平衡，为微流量监测系统时间的滞后性预留足够时间。
5、循环钻井液时，钻井液至少在钻井液循环系统中循环一个周期，保证钻井液充分循环，保证井内压力的均匀性。
6、正常钻进时，设置井口套压值PC≤17.5Mpa，以确保设备在安全负荷范围内运转。
7、地层孔隙压力测量过后，重新提高井口套压值PC，恢复微过平衡钻进，避免影响正常钻井作业。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，包括如下步骤：
1)钻头进入储层后，停止钻进，稳定井口套压值PC，循环钻井液；此时井底压力BHP小于地层漏失压力PL，钻井液不会从地层孔隙漏失，则此时不会出现井口钻井液流量偏离正常流量均值的情况；
2)逐渐提高井口套压值PC，通过微流量监测系统监测井口钻井液流量，判断井口钻井液流量是否偏离正常流量均值；由于井底压力BHP＝PH+Pf+PC，则随着PC的提高，BHP也逐渐升高，其中PH为钻井液液柱压力、Pf为循环压耗、PC为井口套压；
3)当井底压力BHP增大到大于地层漏失压力PL，钻井液开始从地层漏失，钻井液流量开始偏离正常流量均值，通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL稍小于BHP，PL≈BHP，取PL＝BHP，即得到地层漏失压力；可通过控制井口套压值PC每次的增加量来控制地层漏失压力PL测量精度，井口套压值PC每次的增加量越小，地层漏失压力PL测量精度越高。
本方法根据理论：地层漏失压力与井底压力平衡时，PL≈BHP＝PH+Pf+PC，其中PP为地层漏失压力、BHP为井底压力、PH为钻井液液柱压力、Pf为循环压耗、PC为井口套压，则通过提高井口套压PC，使得井底压力BHP接近于地层漏失压力PL，即可将井底压力BHP作为地层漏失压力PL，予以记录。
循环钻井液时井底压力BHP大小于地层漏失压力PL，钻井液不会从地层漏失，则此时不会出现井口钻井液流量偏离正常流量均值的情况。逐渐降低井口套压值PC，当井底压力BHP增加到大于地层漏失压力PL，钻井液开始从地层漏失，钻井液流量开始偏离正常流量均值。通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL稍小于BHP，PL≈BHP，取PL＝BHP。可通过控制井口套压值PC每次的增加量来控制地层漏失压力PL测量精度，井口套压值PC每次的增加量越小，地层漏失压力PL测量精度越高，因此，地层漏失压力测量精度方便控制，可根据需要得到相应精度的地层漏失压力值。
本发明的方法操作简便并且精度高，无需关井和起下钻，操作方便，耗时短；不需要采用随钻地层漏失压力测量仪测量，成本低，更有利于现场应用；能有效预防和控制溢流和井漏、避免井下复杂。
通过对底层漏失压力的精确测量，可方便调整钻进速度、井口套压值等钻井参数，从而相应提高钻井效率、缩短钻井周期。利用精度较高的底层漏失压力对钻井参数进行设计，还可保护油气层，提高水平延伸能力，有利于提高单井产能。
微流量监测系统：利用高精度的质量流量计实时监测流入返出钻井液流量，其流量监测流量范围0.00L/s-60.00L/s，流量测量精度±0.25％，重复性优于±0.1％，可在进出口流量差为2L/s的情况下精准判断溢流，现场应用表明该系统比常规泥浆池液面监测溢流方法提前5-10min左右。
井下压力随钻监测系统(PWD)：由地面系统和井下装置组成，井下装置用于实时测量和传输井底压力数据，地面系统用于接收脉冲信号和处理并显示井底压力数据，便于实时掌握井底压力变化规律，实现精细井底压力控制。
实施例二
在实施例一的基础上，在步骤2)中，降低井口套压值时，按步长△PC等量增大PC。等量增大井口套压值，方便控制地层漏失压力PL测量精度。
根据BHP-△Pc≤PL≤BHP，控制△PC有利于缩小地层漏失压力PL的误差范围。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，考虑一些安全因素，取0.01≤△PC≤7Mpa。则根据BHP-△Pc≤PL≤BHP，地层漏失压力的测量精度取决与△PC，将△PC控制在合适的较小的范围，可相应提高地层漏失压力PL测量精度和测量方便性，提高测量效率。
实施例四
在上述任意一项实施例的基础上，在步骤2)中，每次提高井口套压值PC后，间隔一个迟到时间t,1s≤t≤999s，便于井内液体在井内的压力得到平衡，为微漏出现时间的滞后性预留足够时间。通过微流量监测系统对比进出口流量曲线变化情况，如果进出口流量曲线基本保持不变，即出口流量基本等于入口流量，说明井底压力小于地层漏失压力，需要进一步提高井口套压。如果进出口流量曲线偏离入口流量曲线逐渐减少，说明井筒流体已进入地层，井底压力已大于地层漏失压力。
实施例五
在上述任意一项实施例的基础上，在步骤1)中，循环钻井液时，钻井液至少在钻井液循环系统中循环一个周期，保证钻井液充分循环，保证井内压力的均匀性。
实施例六
在上述任意一项实施例的基础上，在步骤1)之前，根据预测地层孔隙压力，应进入目的层前100米调整钻井液密度,如低于给定地层压力系数0.02g/cm3并控制井口套压PC≤17.5Mpa，进行微过平衡控压钻井。
实施例七
在上述任意一项实施例的基础上，在步骤3)之后，进行步骤4)：重新降低井口套压PC，恢复初始微过平衡钻进。
地层孔隙压力测量过后，重新提高井口套压值PC，恢复微过平衡钻进，避免影响正常钻井作业。
Claims (6)
1.一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)钻头进入地层后，停止钻进，稳定井口套压值PC，微过平衡循环钻井液；
2)逐渐提高井口套压值PC，通过微流量监测系统监测井口钻井液流量，判断井口钻井液流量是否偏离正常流量均值；
3)当井口钻井液流量刚低于正常流量均值时，通过井下压力随钻监测系统记录此时井底压力BHP，此时地层漏失压力PL≈BHP，取PL＝BHP，即得到地层漏失压力PL。
2.根据权利要求1所述的一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于，在步骤2)中，提高井口套压值时，按步长△PC等量提高PC。
3.根据权利要求2所述的一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于0.01Mpa≤△PC≤7Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于，在步骤2)中，每次提高井口套压值PC后，间隔一个迟到时间t,1s≤t≤999s。
5.根据权利要求1所述的一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于，在步骤1)中，循环钻井液确保井筒钻井液不被地层流体污染。
6.根据权利要求1～6任意一项所述的一种新型地层漏失压力随钻测量的方法，其特征在于，在步骤3)之后，进行步骤4)：重新降低井口套压PC，恢复初始微过平衡钻进。
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