CN112632758A - 一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法 - Google Patents

一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法，本方法对油气井工程作业中通过采集、分析等手段获得的摩擦系数进行分类、统计等处理，并用以指导未来工程参数预测和评价。包括参数采集、数据分析、摩擦系数反演、摩擦系数分类统计、参数预测、预测与实际参数对比评价、摩擦系数校正。在工程作业中采用本方法，能够提高工程参数模拟精度。

Description

一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法
技术领域
本发明属于油气井数据领域，具体来说涉及一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法。
背景技术
油气井工程技术发展至今，工程数据在其中的作用越来越重要，尤其在涉及摩擦系数的工程参数分析与模拟时，系统准确地掌握工程数据，对工程质量有着至关重要的影响。
在目前大部分涉及摩擦系数的工程作业中，工程参数的获得依然滞后于工程作业，或二者处于同步阶段。很少有作业分析手段能在工程作业前完成工程参数的预测。但工程参数的预测却能够为施工带来了巨大的优势。为了准确地掌握摩擦系数与工程参数之间的反演与预测，为了将油气井摩擦系数与工程参数分析有效地进行管理，需要一套系统的管理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法。本发明所提出的油气井单井摩擦系数精细化管理方法，是指对油气井工程作业中通过采集、分析等手段获得的摩擦系数进行分类、统计等处理，并用以指导未来工程参数预测和评价的方法。油气井是石油与天然气领域的一种泛指名称，凡是通过机械设备和手段建立地表或水面与地层的连通通道的井眼或井筒，都属于油气井范畴。摩擦系数指用以描述井下工具、设备和仪器等与油气井井眼、井筒之间相对运动产生摩擦力的摩擦系数。
一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法，按照下述步骤进行：
步骤一、参数采集
所述参数包括油气井工程作业过程中产生的钻压、扭矩、悬重、转速、钻井泵泵压和排量、井身结构、钻井液密度、钻井液流变性能参数等工程参数。
步骤二、数据分析
所述数据分析是指对采集到的参数进行条件化处理和筛选。
步骤三、摩擦系数反演
所述摩擦系数反演是指通过公式或计算机软件对分析后的数据进行反演得出摩擦系数。公式包括油气井领域用于计算摩擦系数的相关公式，计算机软件包括油气井领域用于计算摩擦系数的相关专业软件。
步骤四、摩擦系数分类统计
所述摩擦系数分类统计是指，对上述反演所得摩擦系数，按照分类条件进行分类和统计。所述分类条件，包括井眼轨迹、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等。统计包括按照上述条件分类后对摩擦系数的记录和存储。
步骤五、参数预测
所述参数预测是指，通过对已知工程作业的摩擦系数反演，得出摩擦系数结果，再通过工程条件的匹配，将该摩擦系数应用于工程条件类似的未来工程作业的参数模拟预测。用以匹配的工程条件，所述分类条件，包括井眼轨迹、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等。未来工程作业的参数，包括未来工程作业的扭矩、悬重等。未来工程作业，可以是已知钻井井眼将要钻进的新进尺段，也可以是已完成井眼的后续工程作业，也可以是工程条件类似的新井眼的工程作业。
步骤六、预测与实际参数对比评价
所述预测与实际参数对比评价是指，记录和存储未来作业的预测工程参数，在未来工程作业实际开展时或完成后，将实际工程参数与预测工程参数进行对比，对于两者相符合的情况进行记录和存储，对于不符合或有差异的情况，记录并存储其差异值。
步骤七、摩擦系数校正
所述摩擦系数校正是指，对于实际工程参数与预测工程参数不符合或有差异的情况，反演实际摩擦系数，计算实际摩擦系数与用来预测时采用的摩擦系数之间的差值，记录并存储此差值，采用前述预测摩擦系数与校正差值一并为一组摩擦系数区间，对下次工程参数的预测采取区间式预测。
本发明的有益效果为：
由于摩擦系数得到了精细化管理，故在油气井的悬重和扭矩预测过程中，能够有针对性地条件化筛选更精准的摩擦系数。预测参数与实际参数形成对比校正，为未来参数预测提供区间化模拟。这种校正能够反复修正模拟区间，随着模拟次数和修正次数的增加，预测模拟区间精准度更高。
附图说明
图1显示了A井12-1/4″井眼段1000-1500m钻进时产生的扭矩反演的摩擦系数。
图2显示了根据图1反演的摩擦系数结果来预测A井12-1/4″井眼段1500-2000m钻进扭矩，以及实际钻进扭矩与预测扭矩的符合情况。
图3显示了B井8-1/2″井眼段钻具在井眼中下放时产生的悬重反演的摩擦系数。
图4显示了根据图3反演的摩擦系数结果来预测B井在下7″尾管作业时将产生的悬重，以及实际下尾管悬重与预测悬重的符合情况。
图5显示了根据摩擦系数校正结果预测C井下7″尾管作业时的悬重的情况。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
A井是一口正在进行12-1/4″井眼段钻进作业的油井。本实施例所展示的实施方法是，通过采集、分析等手段获得A井已钻井段的摩擦系数并进行分类、统计等处理，并用以预测模拟A井在12-1/4″井眼段未来进尺段将产生的扭矩。包括参数采集、数据分析、摩擦系数反演、摩擦系数分类统计、参数预测、预测与实际参数对比评价、摩擦系数校正。
要采集的参数包括A井12-1/4″井眼段钻进作业中产生的井深、扭矩、钻压、转速、钻井泵泵压和排量等工程参数。
数据分析是指对采集到的参数进行条件化处理和筛选。筛选条件包括：钻压大于1吨；转速大于100转/分钟；泵压大于10MPa；排量大于3500升/分钟。通过筛选得到了用于摩擦系数分析的井深和扭矩的对应数据。
在本实施例中，使用了专业模拟分析软件对上述筛选过的井深和扭矩数据进行了摩擦系数反演。得到的结果为套管内摩擦系数为0.20，裸眼段摩擦系数为0.25，如图1所示。图1中的散点为先产生的实际扭矩数据，线条为后来用软件模拟的钻进扭矩趋势线(条件为套管内摩擦系数为0.20，裸眼段摩擦系数为0.25)。从图中可以看出，散点与线条趋势符合程度较高，故可记录1000-1500m井段的钻进扭矩摩擦系数为套管内摩擦系数为0.20，裸眼段摩擦系数为0.25。
记录本井段井眼轨迹类型、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等数据，将反演的摩擦系数结果与之对应记录和存储。
通过上述井眼轨迹类型、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等条件进行对未来作业井段的匹配，因未来作业井即为本井，其工程条件变化不大，故匹配程度高。根据上述摩擦系数反演结果，对1500-2000m钻进井段扭矩进行模拟预测。如图2所示，图中线条为先按照套管内摩擦系数为0.20，裸眼段摩擦系数为0.25来模拟预测的1500-2000m钻进井段扭矩，在实际钻进产生扭矩并记录后，将扭矩数据点加入到图中。
由图2可以看出，实际钻进扭矩与预测扭矩趋势符合程度高，将这一事件记录并存储下来。
实施例2
B井是一口已经完成8-1/2″井眼段钻进作业的油井。本实施例所展示的实施方法是，通过采集、分析等手段获得B井8-1/2″井眼中钻具下钻的摩擦系数并进行分类、统计等处理，并用以预测模拟B井未来在8-1/2″井眼中下入7″尾管的悬重参数。包括参数采集、数据分析、摩擦系数反演、摩擦系数分类统计、参数预测、预测与实际参数对比评价、摩擦系数校正。通过摩擦系数校正结果，又对C井未来在8-1/2″井眼中下入7″尾管的悬重参数进行了模拟预测。
要采集的参数包括B井8-1/2″井眼中钻具下钻产生的钻头深度、大钩高度和大钩悬重等工程参数。
数据分析是指对采集到的参数进行条件化处理和筛选。筛选条件包括：大钩高度递增；大钩悬重大于大钩原始重量。通过筛选得到了用于摩擦系数分析的钻头深度和悬重的对应数据。
在本实施例中，使用了专业模拟分析软件对上述筛选过的钻头深度和悬重数据进行了摩擦系数反演。得到的结果为套管内摩擦系数为0.25，裸眼段摩擦系数为0.30，如图3所示。图3中的散点为先产生的实际悬重数据，线条为后来用软件模拟的下钻悬重趋势线(条件为套管内摩擦系数为0.25，裸眼段摩擦系数为0.30)。从图中可以看出，散点与线条趋势符合程度较高，故可记录8-1/2″井眼段下钻悬重摩擦系数为套管内摩擦系数为0.25，裸眼段摩擦系数为0.30。
记录本井段井眼轨迹类型、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等数据，将反演的摩擦系数结果与之对应记录和存储。
通过上述井眼轨迹类型、井身结构、钻井液性能、井下工具组合、工况等条件进行对未来作业井段的匹配，因未来作业井即为本井，其工程条件变化不大，故匹配程度高。根据上述摩擦系数反演结果，对8-1/2″井眼段下入7″尾管的悬重进行模拟预测。如图4所示，图中线条为先按照套管内摩擦系数为0.25，裸眼段摩擦系数为0.30来模拟预测的下入7″尾管的悬重，在实际下尾管悬重数据产生并记录后，将悬重数据点加入到图中。
由图4可以看出，实际下尾管悬重趋势比预测悬重趋势大，实际下尾管摩擦系数符合管内摩擦系数为0.28，裸眼段摩擦系数为0.33。将这一事件记录并存储下来。
摩擦系数校正，实际摩擦系数与预测摩擦系数之间的差值为0.03，将此差值作为摩擦系数附加值。
C井将进行8-1/2″井眼下7″尾管作业，需要进行悬重预测模拟。对C井通过条件性匹配筛选，包括井眼轨迹、井身结构、钻井液性能、钻具和管柱组合方式等，筛选后发现与B井匹配程度较好。在未来C井下7″尾管悬重的预测模拟中，以B井预测摩擦系数与附加摩擦系数组成的区间进行预测模拟。预测模拟的C井下7″尾管悬重趋势区间如图5所示。
在C井下尾管作业完成时，可用上述方法采集C井作业参数，并与预测区间进行拟合，如果拟合程度好则对这一事件进行记录和存储；若果拟合结果有偏差，则对预测摩擦系数区间进行修正。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种油气井单井摩擦系数精细化管理方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤一、参数采集
所述参数包括油气井工程作业过程中产生的钻压、扭矩、悬重、转速、钻井泵泵压和排量、井身结构、钻井液密度和钻井液流变性能参数的工程参数；
步骤二、数据分析
所述数据分析是指对采集到的参数进行条件化处理和筛选；
步骤三、摩擦系数反演
所述摩擦系数反演是指通过公式或计算机软件对分析后的数据进行反演得出摩擦系数；公式包括油气井领域用于计算摩擦系数的相关公式，计算机软件包括油气井领域用于计算摩擦系数的相关专业软件；
步骤四、摩擦系数分类统计
所述摩擦系数分类统计是指对上述反演所得摩擦系数，按照分类条件进行分类和统计，所述分类条件包括井眼轨迹、井身结构、钻井液性能、井下工具组合和工况，统计包括按照上述条件分类后对摩擦系数的记录和存储；
步骤五、参数预测
所述参数预测是指通过对已知工程作业的摩擦系数反演，得出摩擦系数结果，再通过工程条件的匹配，将该摩擦系数应用于工程条件类似的未来工程作业的参数模拟预测；用以匹配的工程条件，包括井眼轨迹、井身结构、钻井液性能、井下工具组合和工况。未来工程作业的参数，包括未来工程作业的扭矩和悬重；未来工程作业，可以是已知钻井井眼将要钻进的新进尺段、或已完成井眼的后续工程作业、或工程条件类似的新井眼的工程作业；
步骤六、预测与实际参数对比评价
所述预测与实际参数对比评价是指记录和存储未来作业的预测工程参数，在未来工程作业实际开展时或完成后，将实际工程参数与预测工程参数进行对比，对于两者相符合的情况进行记录和存储，对于不符合或有差异的情况，记录并存储其差异值；
步骤七、摩擦系数校正
所述摩擦系数校正是指，对于实际工程参数与预测工程参数不符合或有差异的情况，反演实际摩擦系数，计算实际摩擦系数与用来预测时采用的摩擦系数之间的差值，记录并存储此差值，采用前述预测摩擦系数与校正差值一并为一组摩擦系数区间，对下次工程参数的预测采取区间式预测。
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