CN110924934B - 一种环空水泥浆界面设计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环空水泥浆界面设计系统，所述系统包括数据收集单元、筛选条件设定单元、环空水泥浆界面设计规律分析单元以及环空水泥浆界面确定单元，其中，数据收集单元收集固井大数据和钻录井数据；筛选条件设定单元用于设定筛选条件对固井大数据进行筛选以得到符合条件的数据；环空水泥浆界面设计规律分析单元用于对符合条件的数据进行分析以得到环空水泥浆界面设计规律；环空水泥浆界面确定单元用于将钻录井数据与环空水泥浆界面设计规律进行结合以确定固井水泥浆种类和界面位置。本发明的设计系统能够通过对固井环空水泥浆界面大数据挖掘分析，再结合井的实钻情况综合考虑设计的环空水泥浆界面更加科学合理，更能保障封固质量。
Description
技术领域
本发明属于油气田固井作业技术领域，更具体地讲，涉及一种环空水泥浆界面设计系统。
背景技术
油气井固井作业过程中，能否实现油气水层有效封隔，固井环空水泥浆界面设计起着关键性作用。目前现有环空水泥浆界面设计主要依靠工程设计人员根据个人经验与设计规范进行设计，而此种固井环空水泥浆界面设计方法严重受到设计人员个人能力与认知水平限制，特别是针对井下情况复杂的复杂井、特殊井等环空水泥浆界面设计更需要经验丰富、个人能力强的工程人员才能设计，否则水泥浆界面设计失误会严重影响固井设计水平与封固质量，甚者可能导致严重的固井漏封、窜气等固井复杂风险。因此如何实现固井环空水泥浆界面合理设计，实现固井环空有效封固显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种封固质量好的环空水泥浆界面设计系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种环空水泥浆界面设计系统，所述系统可以包括数据收集单元、筛选条件设定单元、环空水泥浆界面设计规律分析单元以及环空水泥浆界面确定单元，其中，所述数据收集单元包括第一数据收集子单元和第二数据收集子单元，所述第一数据收集子单元用于收集研究区所有井各开次的固井大数据，所述第二数据收集子单元用于收集待设计井本开次完钻后的钻录井数据；所述筛选条件设定单元与所述第一数据收集子单元连接，所述筛选条件设定单元用于设定筛选条件对所述第一数据收集子单元收集的固井大数据进行筛选以得到符合条件的数据；所述环空水泥浆界面设计规律分析单元用于接收所述符合条件的数据并对符合条件的数据进行分析以得到环空水泥浆界面设计规律；所述环空水泥浆界面确定单元用于接收所述第二数据收集子单元收集的待设计井本开次完钻后的钻录井数据以及所述环空水泥浆界面设计规律分析单元分析得到的环空水泥浆界面设计规律并将所述钻录井数据与环空水泥浆界面设计规律进行结合以确定待设计井的固井水泥浆种类和界面位置。
在本发明的环空水泥浆界面设计系统的一个示例性实施例中，所述筛选条件设定单元能够对固井方式、电测固井质量、顶替效率、区块构造、地理位置、钻头尺寸以及封固段长中的一种或两种以上进行设定。进一步的，所述电测固井质量不小于60％，所述顶替效率不小于90％。
在本发明的环空水泥浆界面设计系统的一个示例性实施例中，所述第二数据收集子单元收集的钻录井数据可以包括井身结构、地层分层、地层岩性、油气水显示、井漏显示和特殊地层。
在本发明的环空水泥浆界面设计系统的一个示例性实施例中，所述第一数据收集子单元收集的固井大数据可以包括钻录井数据、固井设计数据、电测固井质量数据以及施工报表数据。
在本发明的环空水泥浆界面设计系统的一个示例性实施例中，所述环空水泥浆界面设计规律分析单元可以包括对水泥浆种类、界面位置、封固层层位以及封固油气水漏层的规律进行确定。进一步的，所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定水泥浆种类的规律分析包括筛选出符合条件的已完成井的水泥浆种类情况，选择所有井中水泥浆种类使用最多的水泥浆种类作为水泥浆种类规律；所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定界面位置包括筛选出符合条件已完成井的界面位置，剔除数值相差较大的界面位置以得到界面位置规律；所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定封固层层位以及封固油气水漏层的规律包括筛选出符合条件已完成井的封固层位和封固油气水漏层，分别选择所有井中封固层位和封固油气水漏层最多的层位作为封固层位规律和封固油气水漏层规律。进一步的，所述环空水泥浆界面确定单元可以包括根据确定的水泥浆种类规律作为待设计井本开次的水泥浆种类。进一步的，所述环空水泥浆界面确定单元能够计算已完成井中各井界面位置距离气侵显示层或者井漏及油气显示层的平均值，将待设计井发生的气侵显示层的位置或者井漏及油气显示层的位置与所述平均值相加或相减得到待设计井本开次的界面位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明的设计系统能够通过对固井环空水泥浆界面大数据挖掘分析，再结合井的实钻情况综合考虑设计的环空水泥浆界面更加科学合理，更能保障封固质量；
(2)本发明的设计系统有效避免了因设计人员个人能力高低造成水泥浆界面设计质量参差不齐，造成固井复杂情况发生。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例的环空水泥浆界面设计系统示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的环空水泥浆界面设计系统。
本发明提供了一种环空水泥浆界面设计系统。在本发明的环空水泥浆界面设计系统的一个示例性实施例中，如图1所示，所述设计系统可以包括数据收集单元、筛选条件设定单元、环空水泥浆界面设计规律分析单元以及环空水泥浆界面确定单元。具体地，
所述数据收集单元可以包括两个独立存在的第一数据收集子单元以及第二数据收集子单元。所述第一数据收集子单元可以用于收集研究区所有井各开次的固井大数据。所述固井大数据可以包括研究区所有井各开次的钻录井数据、所有井各开次的固井设计数据、所有井各开次的电测固井质量数据以及所有井各开次的施工报表数据。所述第二数据收集子单元可以用于收集待设计井本开次完钻后的钻录井数据。进一步的，所述钻录井数据可以包括井身结构、地层分层、地层岩性、油气水显示、井漏显示和特殊地层。
所述筛选条件设定单元可以与所述第一数据收集子单元连接。所述筛选条件设定单元可以设定筛选条件以对所述第一数据收集子单元收集的所有井各开次的固井大数据进行筛选，得到符合筛选条件的数据。
进一步的，所述设定筛选条件可以包括设定固井方式、电测固井质量、顶替效率、区块构造、地理位置、钻头尺寸和封固段长中的一种或多种。所述设定筛选条件可以与待设计井的现场实际情况相互匹配。为了更好的体现环空水泥浆界面设计规律，设定的筛选条件可以为两种或两种以上。具体地，对于设定的固井方式可以根据待设计井在固井过程中所使用的固井材料、固井装备等条件进行设定。例如，固井方式可以设定为尾管固井、内管柱固井和注水泥塞固井等等。对于电测固井质量而言，电测固井质量应该在电测固井质量最低要求60％以上，例如可以设定固定质量不小于80％。为了更好的达到较好的顶替效果，设定的顶替效率的条件可以大于90％，例如，顶替效率可以设定为大于92％。当然，顶替的效率还可以设定为其他值，满足设计者最低的预期值即可。所述区块构造、地理位置和钻头尺寸可以根据待设计井实际所在的或者接近的区块构造、地理位置以及所使用的钻头尺寸进行设定。所述封固段长可以根据待设计井实际井眼情况来确定。例如，固封段长可以在2500m～3500m之间进行选择。
进一步的，所述环空水泥浆界面设计规律分析单元分析得到环空水泥浆界面设计规律可以分析得到水泥浆种类规律、界面位置规律、封固层位规律和封固油气水漏层规律。所述数据筛选挖掘分析可以包括：根据设定的筛选条件，筛选出研究区所有井中符合设定条件井的水泥浆种类、界面位置、封固层位以及封固油气水漏层。在筛选出来的井中，根据多数井的水泥浆种类、界面位置、封固层位以及封固油气水漏层作为环空水泥浆界面设计规律。例如，根据设置的筛选条件，筛选出的井使用的水泥浆种类可能会有不同，可以筛选出使用水泥浆种类情况，选择使用水泥浆种类数多的作为规律。比如，筛选出10口井，其中3口井采用两种水泥浆，7口井采用了三种水泥浆，那么水泥浆种类得到规律就是三种水泥浆。所述界面位置可以是一个范围值，可以取筛选出的井的界面位置集中的数据范围作为规律。对于确定界面位置规律时可以排除位置相差较大的数值以取数值较为集中的数值。具体相差的范围可以根据待设计井的井眼、固井工具等实际固井情况进行确定。例如，对于采用两种水泥浆，包括缓凝和快凝。在5口井中，缓凝和快凝界面均是用于封固井底段某层位A，层位A处有气侵显示，其中，第一口井的缓凝和快凝界面位置在距气侵显示之上20m、第二口井的缓凝和快凝界面位置在距气侵显示之上100m、第三口井的缓凝和快凝界面位置在距气侵显示之上110m、第四口井的缓凝和快凝界面位置在距气侵显示之上115m以及第五口井的缓凝和快凝界面位置在距气侵显示之上160m，为了使设计井的界面位置更加准确，可以排除相差范围较大井的界面位置，则缓凝和快凝界面位置规律可以取距气侵显示之上100m～115m。例如，还可以将各完成井的界面位置距离进行排序，剔除最小值和最大值以得到界面位置规律。所述封固层位以及封固油气水漏层可以筛选出的井封固层位以及封固油气水漏层情况，选择封固层位以及封固油气水漏层数多的作为规律。
所述环空水泥浆界面确定单元可以分别与所述第二数据收集子单元连接以及环空水泥浆界面设计规律分析单元连接。所述环空水泥浆界面确定单元可以用于接收所述第二数据收集子单元收集的待设计井本开次完钻后的钻录井数据以及所述环空水泥浆界面设计规律分析单元分析得到的环空水泥浆界面设计规律并将所述钻录井数据与环空水泥浆界面设计规律进行结合以确定待设计井的固井水泥浆种类和界面位置。
进一步的，固井水泥浆的种类可以根据环空水泥浆界面设计规律分析单元分析得到的水泥浆种类规律作为本设计井的水泥浆种类。根据待设计井本开次完钻后收集的该开次的钻录井数据得到该待设计井的井身结构、地层分层、地层岩性、油气水显示、井漏显示和特殊地层。由于设计规律是以待设计井基本信息(井身结构、油气水、地层、井漏等)为基本条件得到的，将得到的该待设计井的井身结构、地层分层、地层岩性、油气水显示、井漏显示和特殊地层信息与环空水泥浆界面设计规律结合以确定界面位置。即获得的设计规律已与待设计井的基本信息相互匹配，可以将设计规律应用到该待设计井的水泥浆设计中。在确定界面位置过程中，可以计算已完成井中各井不同界面位置距离气侵显示层或者井漏及油气显示层的平均值，将待设计井发生的气侵显示层的位置或者井漏及油气显示层的位置与所述平均值相加或相减得到待设计井本开次的界面位置。例如，对于某待设计井设置三种水泥浆(缓凝、中凝和快干)，筛选出来的n口井，其中每口井中凝与快干界面位置距离气层(距气侵显示之上)距离Li,i＝1,2,3,...,n，得到一个平均距离L＝∑Li/n。根据待设计井本开次的钻录井数据，在钻至p米处有气侵显示，则待设计井设计的井中凝与快干界面位置可以为p-L米。同理缓凝与中凝界面也是上述相似的计算方式。再例如，对于某待设计井设置三种水泥浆(缓凝、中凝和快干)，筛选出来的n口井，其中每口井中凝与快干界面位置距离气层距离Li,i＝1,2,3,...,n，在所有的n口井中，每口井中凝与快干界面位置距离气层距离相差并不大，在所有的距离中，最小的距离为Lm,m∈i，最大的距离为Lk,k∈i，则平均值可以是L＝(Lm+Lk)/2。根据待设计井本开次的钻录井数据，在钻至p米处有气侵显示，则待设计井设计的井中凝与快干界面位置可以为p-L米。同理缓凝与中凝界面也可以是该相似的计算方式。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
川西地区某高压气井某开钻头尺寸241.3mm钻至7366m中完，采用184.15mm尾管悬挂固井封固3800—7366m，固井环空水泥浆界面设计过程如下：
步骤1、数据收集单元收集收集。
第一数据收集子单元收集固井大数据。收集该区块构造或者临近的所有已完成井钻录井数据、固井设计数据、电测固井质量数据、施工报表数据形成固井大数据。
第二数据收集子单元收集待设计井本开次的钻录井数据。收集某井钻头尺寸241.3mm该开次完钻后钻录井资料(井身结构、地层分层、岩性、油气显示、井漏、特殊地层)，该井上开次封固0—3985m，本开次钻至6800m处层位A有气侵显示，在层位B井深4500m处发生过井漏。
步骤2、筛选条件设定单元设定筛选条件。
设定筛选条件：从固井方式、电测固井质量、顶替效率、构造、地理位置、钻头尺寸中选择几项作为条件。
固井方式：尾管固井；
钻头尺寸：241.3mm；
区块构造：川西某构造；
电测固井质量：80％；
顶替效率：90％；
封固段长：3000m。
设定的筛选条件为钻头尺寸241.3mm采用尾管固井封固段长>3000m、电测固井质量>80％、顶替效率>90％。
步骤3、环空水泥浆界面设计规律分析单元对符合条件的数据进行数据分析得到环空水泥浆界面设计规律。
经过数据挖掘分析处理得到川西某构造某开次钻头尺寸241.3mm采用尾管固井封固段长>3000m、电测固井质量>80％、顶替效率>90％的固井环空水泥浆界面设计规律：3种水泥浆(缓凝、中凝、快干)、中凝与快干界面据井底600-800m封固井底段某层位A，层位A有气侵显示(根据筛选条件，选取距气侵显示之上200m～260m)、缓凝与中凝界面距悬挂位置500-800m封固上部井段层位B有井漏及油气显示(根据筛选条件，选取距井漏层位50m～100m)。
步骤4、环空水泥浆界面确定单元确定固井水泥浆种类和界面位置。
基于得到的水泥浆界面设计规律，结合获取本开次的钻录井数据，确定本井本开次采用三种水泥浆(缓凝、中凝、快干)，中凝与快干界面为6570m(6800-(200+260)/2)，缓凝与中凝界面为4575m(4500+(50+100)/2)。
综上所述，本发明的设计系统能够通过对固井环空水泥浆界面大数据挖掘分析，再结合井的实钻情况综合考虑设计的环空水泥浆界面更加科学合理，更能保障封固质量；本发明的设计系统有效避免了因设计人员个人能力高低造成水泥浆界面设计质量参差不齐，造成固井复杂情况发生。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (5)
1.一种环空水泥浆界面设计系统，其特征在于，所述系统包括数据收集单元、筛选条件设定单元、环空水泥浆界面设计规律分析单元以及环空水泥浆界面确定单元，其中，
所述数据收集单元包括第一数据收集子单元和第二数据收集子单元，所述第一数据收集子单元用于收集研究区所有井各开次的固井大数据，所述第二数据收集子单元用于收集待设计井本开次完钻后的钻录井数据；
所述筛选条件设定单元与所述第一数据收集子单元连接，所述筛选条件设定单元用于设定筛选条件对所述第一数据收集子单元收集的固井大数据进行筛选以得到符合条件的数据；
所述环空水泥浆界面设计规律分析单元用于接收所述符合条件的数据并对符合条件的数据进行分析以得到环空水泥浆界面设计规律；
所述环空水泥浆界面确定单元用于接收所述第二数据收集子单元收集的待设计井本开次完钻后的钻录井数据以及所述环空水泥浆界面设计规律分析单元分析得到的环空水泥浆界面设计规律并将所述钻录井数据与环空水泥浆界面设计规律进行结合以确定待设计井的固井水泥浆种类和界面位置；
所述第一数据收集子单元收集的固井大数据包括研究区所有井各开次的钻录井数据、固井设计数据、电测固井质量数据以及施工报表数据；
所述第二数据收集子单元收集的钻录井数据为待设计井本开次完钻后的钻录井数据，并包括井身结构、地层分层、地层岩性、油气水显示、井漏显示和特殊地层；
所述环空水泥浆界面设计规律分析单元能够对水泥浆种类、界面位置、封固层层位以及封固油气水漏层的规律进行确定；
所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定水泥浆种类的规律分析包括筛选出符合条件的已完成井的水泥浆种类情况，选择所有井中水泥浆种类使用最多的水泥浆种类作为水泥浆种类规律；
所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定界面位置包括筛选出符合条件已完成井的界面位置，剔除数值相差较大的界面位置以得到界面位置规律；
所述环空水泥浆界面设计规律分析单元确定封固层层位以及封固油气水漏层的规律包括筛选出符合条件已完成井的封固层位和封固油气水漏层，分别选择所有井中封固层位和封固油气水漏层最多的层位作为封固层位规律和封固油气水漏层规律。
2.根据权利要求1所述的环空水泥浆界面设计系统，其特征在于，所述筛选条件设定单元能够对固井方式、电测固井质量、顶替效率、区块构造、地理位置、钻头尺寸以及封固段长中的一种或两种以上进行设定。
3.根据权利要求2所述的环空水泥浆界面设计系统，其特征在于，所述电测固井质量不小于60％，所述顶替效率不小于90％。
4.根据权利要求1所述的环空水泥浆界面设计系统，其特征在于，所述环空水泥浆界面确定单元能够根据确定的水泥浆种类规律作为待设计井本开次的水泥浆种类。
5.根据权利要求1所述的环空水泥浆界面设计系统，其特征在于，所述环空水泥浆界面确定单元能够计算已完成井中各井界面位置距离气侵显示层或者井漏及油气显示层的平均值，将待设计井发生的气侵显示层的位置或者井漏及油气显示层的位置与所述平均值相加或相减得到待设计井本开次的界面位置。
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