CN112112626A - 一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法 - Google Patents

一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法。所述方法包括：通过井下烃类检测工具在钻井过程中实时监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒，同时监测是否出现井下漏失，当出现地层烃类物质侵入井筒时，调整井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒，当出现井下漏失时，则调整井底压力，直到监测不到井下漏失，直至监测到井筒内出现：既没有地层烃类物质进入，且又没有发生井漏，保持井底压力不变。本发明的有益效果包括：在保证地层烃类物质的情况下还能够保证井不漏，实现井底压力精细控制。

Description

一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法
技术领域
本发明涉及油气井钻井井筒压力控制领域，具体地，涉及一种基于井下 烃类检测的井底压力控制方法。
背景技术
目前，深井钻井领域的主要工程风险集中在井控风险，而井控风险的实 质是控制井底压力大于地层孔隙压力，避免地层流体大量进入井筒。传统钻 井技术的井底压力控制极为粗超，误差在5-10MPa。而目前深井超深井钻完 井面临窄安全密度窗口问题，较大的井底压力波动极易造成井下溢流和井漏， 从而出现井控风险，降低生产作业时效。目前国内外通用的方法是在井下安 装井下压力监测装置(PWD)，但该工具的安全位置并不在井底，且受传感 器压力校准精度的影响，井下压力真实值监测精度误差也偏大(2-3MPa)， 具备一定的参考价值但受工具稳定性和价格影响推广范围较小，且该工具推 广应用相对较少。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的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基于井下烃类 检测的井底压力控制方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于井下烃类检测的井底压力控 制方法。所述方法可包括以下步骤：通过井下烃类检测工具在钻井过程中实 时监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒，若监测不到存在地层烃类物质， 监测井下漏失，若监测不到井下漏失，则保持井底压力不变，若监测到井下 漏失，则调整井底压力，直到监测不到井下漏失，此时，执行监测井底是否 存在地层烃类物质侵入井筒的步骤，直至井筒内既没有地层烃类物质进入又 不发生井漏，保持井底压力不变；若监测到存在地层烃类物质，调整井底压 力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒，监测井下漏失，若监测不到井 下漏失，则保持井底压力不变，若监测到井下漏失，则调整井底压力，直到 监测不到井下漏失，此时，执行监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒的 步骤，直至井筒内既没有地层烃类物质进入又不发生井漏，保持井底压力不 变。
在本发明的一个示例性实施例中，所述若监测到井下漏失，则调整井底 压力可包括：
以0.5～2Mpa/s的降压速度降低井口套压，从而降低井底压力，对每次 降低井底压力后的井筒进行漏失检测，直到监测不到漏失。
在本发明的一个示例性实施例中，所述调整井底压力，直至监测不到有 地层烃类物质进入井筒可包括：
对井底压力进行测量得到测量值P1；
改变井底压力至井底压力大于地层压力，井筒内监测不到烃类物质，对 井底压力进行测量得到测量值P2；
继续调整井底压力至P3，其中，P1＜P3＜P2，检测井筒内烃类物质的浓 度是否大于0且不大于a％，a表示数字且0＜a＜100，无具体含义，若是， 则P3为地层压力，随之调节井底压力至Px，1≤Px-P3≤3，若否，监测井筒内 是否存在烃类物质，
若存在，逐次增大井底压力P3至Pm，对每次增大井底压力后的井筒内的 烃类物质进行监测，直至井筒内的烃类物质浓度大于0且不小于a％，此时地 层压力为Pm，随之调节井底压力至Py，1≤Py-P3≤3，其中，P3＜Pm＜P2，m 代表数字且m≥4，无具体含义，
若不存在，逐次减小井底压力P3至Pn，对每次减小井底压力后的井筒内 的烃类物质进行监测，直至井筒内的烃类物质的浓度大于0且不小于a％，此 时地层压力为Pn，随之调节井底压力至Pz，1≤Pz-P3≤3，其中，P1＜Pn＜P3， n代表数字且n≥4，无具体含义。
在本发明的一个示例性实施例中，所述调整井底压力，直至监测不到有 地层烃类物质进入井筒可包括：
以0.01～10Mpa/s的增压速度增加井口套压，从而改变井底压力，对每 次增大井底压力后的井筒进行地层烃类物质检测，直到井筒内不存在地层烃 类物质。
在本发明的一个示例性实施例中，所述P3＝(P1+P2)/2；
所述Pm＝(Pm-1+P2)/2，Pm-1＜Pm＜P2，Pm-1表示井底压力调整至Pm时的 前一次调整的井底压力；
所述Pn＝(Pn-1+P1)/2，P1＜Pn＜Pn-1，Pn-1表示井底压力调整至Pn时的前 一次调整的井底压力。
在本发明的一个示例性实施例中，所述地层烃类物质可包括C1、C2和 C3(或者是可包括Cn，即碳原子个数为n个的烃类物质，n＝1、2、3、4、5、 6……)。
在本发明的一个示例性实施例中，可通过增加井口套压从而增大井底压 力，可通过减小井口套压减小井底压力。
在本发明的一个示例性实施例中，可通过增大钻井液密度，从而增加井 底压力，可通过减小钻井液密度，从而减小井底压力。
在本发明的一个示例性实施例中，可通过增大钻井液排量，从而增加井 底压力，可通过减小钻井液排量，从而减小井底压力。
在本发明的一个示例性实施例中，可通过校核过后的水力学模型计算井 底压力或可实测井底压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：调节井底压力，在保证地 层烃类物质的情况下还能够保证井不漏，实现井底压力精细控制，保障井下 钻井安全，实现安全高效钻井。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述本发明的基于井下烃类检测 的井底压力控制方法。
在地层未被钻开之前，地层内各处的地层压力保持相对平衡的状态。在 钻井过程中，一旦地层被钻开并投入开采，地层压力平衡状态可能会被打破， 若井底压力低于地层压力，在地层压力与井底压力之间产生的压差作用下， 地层内的烃类物质就会流向井筒。所述烃类物质可以包括C1(碳原子个数为 1个的烃类物质)、C2(碳原子个数为2个的烃类物质)和C3(碳原子个数 为3个的烃类物质)(或者是可包括Cn，即碳原子个数为n个的烃类物质， n＝1、2、3、4、5、6……)。
本发明提供了一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法。
在本发明的一个示例性实施例中，通过井下烃类检测工具在钻井过程中 监测井底是否有地层烃类物质进入井筒，并将检测结果反馈至地面，地面信 号接收装置收到井下烃类检测工具信号。
在本实施例中，所述井下烃类检测工具可以是在钻井过程中检测井底是 否有甲烷、乙烷等特殊气体的工具，可以包括红外光源、检测器、检测通道、 解释单元等部件，钻井液通过检测通道时，红外光源发射红外光谱照射钻井 液，检测器检测透过钻井液的光谱，确定是否存在烃类物质，并能够获得烃 类物质的浓度或含量，将结果传给解释单元进行分析处理，并将解释结果通 过泥浆脉冲信号上传至地面，另外，除了泥浆脉冲信号，还可以通过电磁波 信号传输数据。
在本实施例中，泥浆脉冲信号方式的底面信号接收装置可以包括钻机立 管上的压力传感器及采集的立管压力波动解码的解码装置，电磁波信号及其 电磁波解码装置。
具体地，当监测到不存在地层烃类物质进入井筒时，说明此时井底压力 大于地层压力，但是否大于漏失压力不能够确定，所以所述方法还可以包括 以下步骤：
S11：监测井下漏失，若监测不到井下漏失，则保持井底压力不变；若监 测到井下漏失，则调整井底压力，直到监测不到井下漏失。
在本实施例中，所述调整井底压力，直到监测不到井下漏失具体可以包 括以下步骤：
以0.5～2Mpa/s的降压速度降低井口套压，从而降低井底压力，对每次 降低井底压力后的井筒进行漏失检测，直到监测不到漏失，进一步地，降压 速度可以为1Mpa/s。
S12：此时，重新执行监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒的步骤， 直至井筒内既没有地层烃类物质进入又不发生井漏，保持井底压力不变。
具体地，当监测到存在地层烃类物质进入井筒时，说明此时井底压力小 于地层压力，也一定小于漏失压力，所以所述方法可以包括以下步骤：
S21：调节井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒，然后监测 井下漏失，若监测不到井下漏失，则保持井底压力不变，若监测到井下漏失， 则调整井底压力，直到监测不到井下漏失。
在本实施例中，所述调整井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入 井筒可以包括以下步骤：
S2101：对井底压力进行测量得到测量值P1，P1＜地层压力。
S2102：改变井底压力至井底压力大于地层压力，井筒内监测不到烃类物 质，对井底压力进行测量得到测量值P2，P2＞地层压力。
S2103：继续调整井底压力至P3，其中，P3＝(P1+P2)/2，P1＜P3＜P2， 检测井筒内烃类物质的浓度是否大于0且不大于a％，a表示数字且0＜a＜100 (例如a可以为0.1或可以为99.9或可以为44.4)，无具体含义，若是，则 P3为地层压力，随之调节井底压力至Px，若否，则此时井筒内烃类物质的浓 度可能是大于a％，也有可能是不存在烃类物质，此时，监测井筒内是否存在 烃类物质；
当井筒内存在烃类物质时，P3＜地层压力，此时井筒内的烃类物质的浓 度是大于a％，增大井底压力P3至P4，其中，P4＝(P3+P2)/2，检测井筒内的 地层烃类物质的浓度，如果满足大于0且不大于a％，则P4为地层压力；如 果不满足，则继续增大井底压力P4至P5，其中，P5＝(P4+P2)/2，检测井筒 内的地层烃类物质的浓度，如果满足大于0且不大于a％，则P5为地层压力； 如果不满足则继续依次增大井底压力至P6、P7……直到Pm，对每次增大井底 压力后的井筒进行地层烃类物质检测，其中，Pm-1＜Pm＜P2，m代表数字且 m≥8，没有具体的含义，Pm-1表示井底压力调整至Pm时的前一次调整的井底 压力，当井底压力为Pm且此时井筒内的烃类物质浓度大于0且不小于a％， 此时地层压力为Pm，随之调节井底压力至Py，1≤Py-P3≤3，其中，P3＜Pm＜ P2，m代表数字且m≥4，无具体含义。
当井筒内不存在烃类物质时，P3＞地层压力，减小井底压力P3至P4，其 中，P4＝(P3+P1)/2，检测井筒内的地层烃类物质的浓度，如果满足大于0且 不大于a％，则P4为地层压力；如果不满足，则继续减小井底压力P4至P5， 其中，P5＝(P4+P1)/2，检测地层烃类物质的浓度，如果满足大于0且不大于 a％，则P5为地层压力；如果不满足则继续减小井底压力至P6、P7……直到 Pn，对每次减小井底压力后的井筒进行地层烃类物质检测，其中，P1＜Pn＜Pn-1，其中，n代表数字且n≥8，无具体含义，Pn-1表示井底压力调整至Pn时的前 一次调整的井底压力，当井底压力为Pn且此时井筒内地层烃类物质浓度大于 0且不大于a％，此时地层压力为Pn，随之调节井底压力至Pz，1≤Pz-P3≤3， 其中，P1＜Pn＜P3，n代表数字且n≥4，无具体含义。
在本实施例中，所述Pm＝(Pm-1+P2)/2，所述Pn＝(Pn-1+P1)/2。
在本实施例中，可以通过增大钻井液的密度，从而增加井底压力，或是 可以通过增大钻井液的排量，从而增加井底压力；可以通过减小钻井液的密 度，从而减小井底压力，或是可以通过减小钻井液排量，从而减小井底压力。
另外，所述调整井底压力，直到监测不到井下漏失具体可以包括以下步 骤：
以0.5～2Mpa/s的降压速度降低井口套压，从而降低井底压力，对每次 降低井底压力后的井筒进行漏失检测，直到监测不到漏失，进一步地，降压 速度可以为1Mpa/s。
S22：此时，重新执行监测井底是否存在地层烃类物质进入井筒的步骤， 直至井筒内既没有地层烃类物质进入又不发生井漏，保持井底压力不变。
在本实施例中，可以通过校核过后的水力学模型计算井底压力。
综上所述，本发明的基于井下烃类检测的井底压力控制方法的优点可包 括：
(1)通过井下烃类检测工具能够第一时间发现井下是否出现溢流，从而 能够直接调整井底压力、制止溢流继续发生；
(2)制止溢流发生后，继续调整井下压力，使得既能够保证遗漏不发生 又能够保证井不漏，实现井底压力精细控制，保障井下钻井安全，实现安全 高效钻井。
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 (9)

1.一种基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过井下烃类检测工具在钻井过程中实时监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒，
若监测不到存在地层烃类物质，监测井下漏失，若监测不到井下漏失，则保持井底压力不变，若监测到井下漏失，则调整井底压力，直到监测不到井下漏失，此时，执行监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒的步骤，直至井筒内既没有地层烃类物质进入又不发生井漏，保持井底压力不变；
若监测到存在地层烃类物质，调整井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒，监测井下漏失，若监测不到井下漏失，则保持井底压力不变，若监测到井下漏失，则调整井底压力，直到监测不到井下漏失，此时，执行监测井底是否存在地层烃类物质侵入井筒的步骤，直至井筒内既没有地层烃类物质进入又不发生井漏，保持井底压力不变。
2.根据权利要求1所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述若监测到井下漏失，则调整井底压力包括：
以0.01～10Mpa/s的降压速度降低井口套压，从而降低井底压力，对每次降低井底压力后的井筒进行漏失检测，直到监测不到漏失。
3.根据权利要求1所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述调整井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒包括：
对井底压力进行测量得到测量值P1；
改变井底压力至井底压力大于地层压力，井筒内监测不到烃类物质，对井底压力进行测量得到测量值P2；
继续调整井底压力至P3，其中，P1＜P3＜P2，检测井筒内烃类物质的浓度是否大于0且不大于a％，a表示数字且0＜a＜100，无具体含义，若是，则P3为地层压力，随之调节井底压力至Px，1≤Px-P3≤3，若否，监测井筒内是否存在烃类物质，
若存在，逐次增大井底压力P3至Pm，对每次增大井底压力后的井筒内的烃类物质进行监测，直至井筒内的烃类物质浓度大于0且不小于a％，此时地层压力为Pm，随之调节井底压力至Py，1≤Py-P3≤3，其中，P3＜Pm＜P2，m代表数字且m≥4，无具体含义，
若不存在，逐次减小井底压力P3至Pn，对每次减小井底压力后的井筒内的烃类物质进行监测，直至井筒内的烃类物质的浓度大于0且不小于a％，此时地层压力为Pn，随之调节井底压力至Pz，1≤Pz-P3≤3，其中，P1＜Pn＜P3，n代表数字且n≥4，无具体含义。
4.根据权利要求3所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述P3＝(P1+P2)/2；
所述Pm＝(Pm-1+P2)/2，Pm-1＜Pm＜P2，Pm-1表示井底压力调整至Pm时的前一次调整的井底压力；
所述Pn＝(Pn-1+P1)/2，P1＜Pn＜Pn-1，Pn-1表示井底压力调整至Pn时的前一次调整的井底压力。
5.根据权利要求3所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，通过增大钻井液密度，从而增加井底压力，通过减小钻井液密度，从而减小井底压力。
6.根据权利要求3所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，通过增大钻井液排量，从而增加井底压力，通过减小钻井液排量，从而减小井底压力。
7.根据权利要求3所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，通过校核过后的水力学模型计算井底压力。
8.根据权利要求1所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述调整井底压力，直至监测不到有地层烃类物质进入井筒包括：
以0.01～10Mpa/s的增压速度增加井口套压，从而改变井底压力，对每次增大井底压力后的井筒进行地层烃类物质检测，直到井筒内不存在地层烃类物质。
9.根据权利要求1所述的基于井下烃类检测的井底压力控制方法，其特征在于，所述地层烃类物质包括C1、C2和C3。
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