CN116150695A - 一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方法 - Google Patents

一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方法 Download PDF

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CN116150695A CN202310145753.0A CN202310145753A CN116150695A CN 116150695 A CN116150695 A CN 116150695A CN 202310145753 A CN202310145753 A CN 202310145753A CN 116150695 A CN116150695 A CN 116150695A
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赵才顺
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Abstract

本发明公开了一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方法，用于寻找钻井时发生井漏的位置，计算钻井液漏失速度及漏失量，以估算漏失规模。本发明阐述了利用钻井液中所含重晶石的光电吸收截面Pe值较其它任何岩石、矿物及流体异常高的原理，通过岩性密度测井所测得的Pe曲线在漏失井段高值的特点来准确定位漏失位置，并利用Pe测井值与瞬时漏速的相关性来预测漏速，采用多矿物分析的方法与钻井液中重晶石实际含量相结合来求漏失量。利用此方法确定漏失位置，简便易行，精度可靠；此法计算的漏速与漏失量与现场实际提供的数据对比，误差较小，效果良好。

Description

一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方法
技术领域
本发明属于油气勘探技术领域，尤其是涉及一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方法。
背景技术
现阶段，国内外大部分油田普遍存在井漏现象，井漏现象会导致作业成本升高，延误工期，同时，发生漏失后所使用的堵漏液，会污染储层，导致测井曲线不能反映地层真实信息，给后期地层流体识别带来极大困难。
井漏发生的原因不尽相同，有第三系物性较好的地层发生的渗透型漏失，有古潜山地层的裂缝、溶洞型漏失，有火山通道引起的漏失，也有钻遇断层破碎带引起的漏失等。确定发生井漏位置时，有的是在钻头正钻遇地层时，漏失深度点容易确定，但是钻井提供的漏点也有一定深度误差；有的则是由于钻井液比重加大或者排量加大等因素将钻头位置上部薄弱地层压漏，此时可能有几个漏点，漏点深度难以确定，每个漏点的漏失量更是未知。
一直以来，国内外学者针对裂缝性地层的漏失机理研究比较多，但很少有人针对第三系的砂泥岩地层进行研究，原因是，井漏发生后，漏失位置难以确定。找不到准确的漏失层段，也就无法针对漏失层位做进一步研究工作。
利用成像测井资料可以很好地评价漏失层段及漏失通道，但由于是第三系的砂泥岩地层，井段比较长，高额的测井费用使得此类测井项目在本地层中寥寥无几，利用常规测井曲线定位漏失层位就显得尤为重要。针对易漏层段研究其漏失机理，对地层的岩性、物性、矿物成分及其含量、岩石力学性质、地应力等特征进行有针对性的研究，可为后续布井的井眼轨迹设计、优化钻井施工方案提供可靠依据。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种钻井液漏失位置确定及漏失参数计算方；尤其是利用钻后测井所测得的光电吸收截面曲线对钻井液中重晶石异常高值反映特点，寻找漏点位置，预测漏速，并结合钻井液中重晶石所含浓度，采用多矿物分析技术预测每个漏点的漏失量，评价井筒内各漏点的漏失规模，误差小，精度高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钻井液漏失位置确定方法，包括以下步骤，
S1：对完井进行岩性密度测量，获取密度曲线和光电吸收截面Pe曲线；
S2：利用所述光电吸收截面Pe曲线的高异常值，确定钻井液漏失位置。
进一步的，所述完井中的重晶石的Pe值为266.82b/e，岩石、矿物及流体的Pe值在0.095～21.48b/e之间，当所述完井中的钻井液进入井漏层段时，测井曲线Pe受所述重晶石影响显示异常高值。
进一步的，本发明还提供一种钻井液漏失参数计算方法，包括以下步骤，
S1：计算钻井液漏速；
S2：计算钻井液漏失量。
进一步的，所述钻井液漏速利用Pe曲线异常与Pe基值的比值Peˊ预测漏速VL公式为：
VL＝20.914×Peˊ-22.435R2＝0.8148。
进一步的，所述S2包括以下步骤，
S21：获取地层中重晶石相对体积含量Vba；
S22：获取地层中重晶石质量Mba；
S23：获取地层重晶石的总体积
Figure BDA0004089138260000021
S24：获取地层中重晶石质量Mba；
S25：获取钻井液漏失量Vlost。
进一步的，所述地层中重晶石相对体积含量Vba的计算公式为：
Figure BDA0004089138260000031
式中：ρb为密度测井测量值，单位为g/cm3；
ρcl为泥质骨架密度值，单位为g/cm3；
ρf为流体密度值，单位为g/cm3；
ρba为重晶石密度值，单位为g/cm3；
ρsd为砂岩骨架密度值，单位为g/cm3；
△t为声波时差测井测量值，单位为μs/ft；
△tcl为泥质骨架声波时差值，单位为μs/ft；
△tf为流体声波时差值，单位为μs/ft；
△tba为重晶石声波时差值，单位为μs/ft；
△tsd为砂岩骨架声波时差值，单位为μs/ft；
Pe为测井测量Pe值，单位为b/e；
Pecl为泥质骨架Pe值，单位为b/e；
Pef为流体Pe值，单位为b/e；
Peba为重晶石Pe值，单位为b/e；
Pesd为砂岩骨架Pe值，单位为b/e；
V为各种矿物和流体的相对体积含量，单位为v/v。
进一步的，所述地层中重晶石质量Mba的计算公式为：
Mba＝σ·Vlost·ρc
式中：σ为钻井液中重晶石的浓度，单位为v/v；
Vlost为钻井液漏失量，单位为m3；
ρc为漏点处钻井液的密度，单位为g/cm3。
进一步的，所述地层重晶石的总体积
Figure BDA0004089138260000041
的计算公式为：/>
Figure BDA0004089138260000042
式中：rmax为泥浆侵入深度，单位为m；
rw为井筒半径，单位为m；
h为泥浆侵入地层厚度，单位为m；
Vba为重晶石相对体积含量，单位为v/v。
进一步的，所述地层中重晶石质量Mba的计算公式为：
Figure BDA0004089138260000043
进一步的，所述钻井液漏失量Vlost的计算公式为：
Figure BDA0004089138260000045
转换变形可得钻井液漏失量为：
Figure BDA0004089138260000044
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明阐述了利用钻井液中所含重晶石的光电吸收截面Pe值较其它任何岩石、矿物及流体异常高的原理，通过岩性密度测井所测得的Pe曲线在漏失井段高值的特点来准确定位漏失位置，并利用Pe测井值与瞬时漏速的相关性来预测漏速，采用多矿物分析的方法与钻井液中重晶石实际含量相结合来求漏失量。利用此方法确定漏失位置，简便易行，精度可靠；此法计算的漏速与漏失量与现场实际提供的数据对比，误差较小，效果良好。
附图说明
图1是本发明实施例的钻井液漏失位置确定方法整体流程图。
图2是本发明实施例的钻井液漏失参数计算方法整体流程图。
图3是本发明实施例的漏速-光电吸收截面Pe交会图。
图4是本发明实施例的地层体积模型图。
图5是本发明实施例中QHDX-a井Pe定位漏失位置图例。
图6是本发明实施例中QHDX-a井计算漏速图例。
图7是本发明实施例中QHDX-a井重晶石含量示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
如图1所示，一种钻井液漏失位置确定方法，包括以下步骤，
S1：对完井进行岩性密度测量，获取密度曲线和光电吸收截面Pe曲线；
S2：利用光电吸收截面Pe曲线的高异常值，确定钻井液漏失位置。具体的，完井中的重晶石的Pe值为266.82b/e，其他岩石、矿物及流体的Pe值在0.095～21.48b/e之间，当完井中的钻井液进入井漏层段时，测井曲线Pe受重晶石影响显示异常高值。
如表1所示，重晶石的Pe值远远高于其它岩石、矿物及流体，数值是它们的几十倍甚至上百倍。在钻井过程中，为了防止井喷、井涌等事故的发生，重晶石经常被选为钻井液加重剂来增加比重；裸眼井测井前，钻井液中加入重晶石以增加泥浆比重，防止测井时井眼垮塌，造成遇阻或者遇卡。当发生井漏时，含有重晶石的钻井液会渗流到地层，通过岩性密度测井所测得的Pe曲线在漏失层位就会出现异常高值，利用Pe值异常高的特点可准确确定漏失位置。
优选的，本方法不分区域、不分井位、不分层位、不分岩性，只要钻井液中含有重晶石，均可用来识别井漏。
表1不同矿物或岩石及流体的Pe值
Figure BDA0004089138260000061
如图2所示，本发明还提供一种钻井液漏失参数计算方法，包括以下步骤。
S1：计算钻井液漏速。具体的，钻井过程中，根据钻遇地层压力的不同，加入不同质量的重晶石，导致每口井钻井液中重晶石浓度不同，测井时所测Pe曲线基值也就有所不同。选取100m以上井眼规则、未发生漏失的井段Pe测井曲线均值作为基值，由于光电吸收截面Pe为非线性，因此采用漏失层段Pe值与基值的比值作为变量与瞬时漏速建立关系。具体的，本实施例选取4个油田23口探井25个漏点数据，相关性较好。如图3所示，钻井液漏速利用Pe曲线异常与Pe基值的比值Peˊ预测漏速VL公式为：
Peˊ＝Pe/Pe基值
VL＝20.914×Peˊ-22.435R2＝0.8148(式1)。
将已漏探井实际瞬时漏速与利用漏速公式(1)求得漏速进行对比分析，绝对误差均在10m3/h以内，相对误差除一口井大于20％外，其余均小于20％，结果如表2所示。
表2漏速对比表
Figure BDA0004089138260000071
S2：计算钻井液漏失量。具体的，多矿物模型分析基于组分分析原理,把一个岩性复杂的地层看作是由局部均匀的几部分组成,并采用最优化解释方法处理复杂岩性地层的测井资料,能分辨出单井剖面中地层矿物类别及其体积含量,由此可进行测井岩性识别和地层参数的计算。
最优化测井解释是根据地球物理学广义反演理论,以环境影响校正后较为真实地反映地层特征的实际测井值为基础,根据适当的矿物模型和测井方程,按非线性加权最小二乘法原理建立目标函数,通过合理选择区域性解释参数的初值与储层参数初始值,用最优化技术不断的调整未知储层参数，使目标函数值达到最小,反算出相应的理论测井值,并与实际测井值比较,直到两者充分逼近,此时计算理论测井值所采用的未知量就是充分反映实际的储层参数值,即最优化测井解释结果。
具体的，以渤海油田第三系砂泥岩地层为靶区，并将漏失到地层中的重晶石视为地层中的一种特殊矿物，则在多矿物模型中可把地层划分为四部分，如图4所示，包括孔隙、砂岩骨架、泥质和重晶石。
S21：获取地层中重晶石相对体积含量Vba；其测井曲线的响应方程为：
Figure BDA0004089138260000081
式中：ρb为密度测井测量值，单位为g/cm3；
ρcl为泥质骨架密度值，单位为g/cm3；
ρf为流体密度值，单位为g/cm3；
ρba为重晶石密度值，单位为g/cm3；
ρsd为砂岩骨架密度值，单位为g/cm3；
△t为声波时差测井测量值，单位为μs/ft；
△tcl为泥质骨架声波时差值，单位为μs/ft；
△tf为流体声波时差值，单位为μs/ft；
△tba为重晶石声波时差值，单位为μs/ft；
△tsd为砂岩骨架声波时差值，单位为μs/ft；
Pe为测井测量Pe值，单位为b/e；
Pecl为泥质骨架Pe值，单位为b/e；
Pef为流体Pe值，单位为b/e；
Peba为重晶石Pe值，单位为b/e；
Pesd为砂岩骨架Pe值，单位为b/e；
V为各种矿物和流体的相对体积含量，单位为v/v。
S22：获取地层中重晶石质量Mba。具体的，对于每一口井，据钻井日报提供信息，统计出测井前钻井液中重晶石的浓度为σ，假设地层钻井液漏失量为Vlost，钻进至漏点时钻井液的密度为ρc，漏失到地层中的重晶石质量为：
Mba＝σ·Vlost·ρc(式3)
式中：σ为钻井液中重晶石的浓度，单位为v/v；
Vlost为钻井液漏失量，单位为m3；
ρc为漏点处钻井液的密度，单位为g/cm3。
S23：获取地层重晶石的总体积
Figure BDA0004089138260000091
计算出地层泥浆侵入深度rmax，结合多矿物反演计算的重晶石体积分数Vba，则可计算出侵入到地层重晶石的总体积为：
Figure BDA0004089138260000092
式中：rmax为泥浆侵入深度，单位为m；
rw为井筒半径，单位为m；
h为泥浆侵入地层厚度，单位为m；
Vba为重晶石相对体积含量，单位为v/v。
S24：获取地层中重晶石质量Mba。
由于重晶石密度在4.3～4.5g/cm3之间，我们取中间值4.4g/cm3，则可依据储层反演参数计算出地层中重晶石的质量为：
Figure BDA0004089138260000093
S25：获取钻井液漏失量Vlost。
联立式(3)和式(5)，可得：
Figure BDA0004089138260000094
转换变形可得钻井液漏失量为：
Figure BDA0004089138260000095
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案，以秦皇岛X油田的一口探井QHDX-a井为例，据地质日报描述：四开钻进至3061.0m，返出突然减少，循环池液面下降，立即将钻具提离井底，检查地面管线正常，确定井下发生漏失，监测瞬时漏速27m3/h。降低排量至500L/min，测循环漏速16m3/h；向循环池中加入PF-SEAL、PFSZDL堵漏材料，漏速逐渐降低至10m3/h，汇报基地，决定起钻更换简易钻具组合。本次共漏失钻井液43m3。
确定漏失层段位置。
本井地质日报描述漏点位置在3061.0m处，此处各条测井曲线数值正常，无井漏响应特征，如图5所示。利用Pe曲线异常高值方法校正并定位漏失层段为3054.5～3057.8m处。漏失段其它部分测井曲线特征为：井径扩径严重，双侧向、微球曲线数值在漏失段明显降低，密度曲线受井径扩径及井漏影响失真，数值异常低，这些曲线响应特征也进一步证实此段为井漏层段。
计算漏速。
读取QHDX-a井井眼规则且不漏地层的Pe测井均值3.3b/e作为基值，读取漏失井段Pe值为8.4b/e，将Peˊ＝8.4/3.3＝2.54b/e代入公式(1)计算漏速31m3/h，本漏层地质日报记录实际瞬时漏速27m3/h，计算绝对误差为4.0m3/h，相对误差为13％。本井漏点所在交会图位置如图6所示。
计算漏失量。
如图7所示，岩石体积分析道中，黑色填充部分为利用多矿物分析法计算出的漏入地层的重晶石相对体积含量，与最右侧道利用Pe曲线识别出的井漏层段相关性很好。利用多矿物分析法，计算本漏点地层中重晶石相对体积含量Vba＝0.009，利用Pe曲线读取漏层厚度h＝3.3m，根据钻井日报提供：屈服值11Pa，钻井液密度ρc＝1.40g/cm3，重晶石浓度σ＝19.6％，当量循环密度ECD＝1.43g/cm3，计算压差△P＝井筒压力-地层压力＝ECD·g·h-Pp＝6.48MPa，其中Pp由声波曲线计算所得。计算出井筒半径rw＝8.5/2·0.0254＝0.108m，利用式(7)计算本漏失层段漏失钻井液51m3，本段实际漏失钻井液43m3，绝对误差8m3，相对误差18.6％。
综上所述，本发明阐述了利用钻井液中所含重晶石的光电吸收截面Pe值较其它任何岩石、矿物及流体异常高的原理，通过岩性密度测井所测得的Pe曲线在漏失井段高值的特点来准确定位漏失位置，并利用Pe测井值与瞬时漏速的相关性来预测漏速，采用多矿物分析的方法与钻井液中重晶石实际含量相结合来求漏失量。利用此方法确定漏失位置，简便易行，精度可靠；此法计算的漏速与漏失量与现场实际提供的数据对比，误差较小，效果良好。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井液漏失位置确定方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：对完井进行岩性密度测量，获取密度曲线和光电吸收截面Pe曲线；
S2：利用所述光电吸收截面Pe曲线的高异常值，确定钻井液漏失位置。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液漏失位置确定方法，其特征在于：所述完井中的重晶石的Pe值为266.82b/e，岩石、矿物及流体的Pe值在0.095～21.48b/e之间，当所述完井中的钻井液进入井漏层段时，测井曲线Pe受所述重晶石影响显示异常高值。
3.一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：计算钻井液漏速；
S2：计算钻井液漏失量。
4.根据权利要求3所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述钻井液漏速利用Pe曲线异常与Pe基值的比值Peˊ预测漏速VL公式为：
VL＝20.914×Peˊ-22.435R2＝0.8148。
5.根据权利要求3或4所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述S2包括以下步骤，
S21：获取地层中重晶石相对体积含量Vba；
S22：获取地层中重晶石质量Mba；
S23：获取地层重晶石的总体积
Figure FDA0004089138250000011
S24：获取地层中重晶石质量Mba；
S25：获取钻井液漏失量Vlost。
6.根据权利要求5所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述地层中重晶石相对体积含量Vba的计算公式为：
Figure FDA0004089138250000012
式中：ρb为密度测井测量值，单位为g/cm3；
ρcl为泥质骨架密度值，单位为g/cm3；
ρf为流体密度值，单位为g/cm3；
ρba为重晶石密度值，单位为g/cm3；
ρsd为砂岩骨架密度值，单位为g/cm3；
△t为声波时差测井测量值，单位为μs/ft；
△tcl为泥质骨架声波时差值，单位为μs/ft；
△tf为流体声波时差值，单位为μs/ft；
△tba为重晶石声波时差值，单位为μs/ft；
△tsd为砂岩骨架声波时差值，单位为μs/ft；
Pe为测井测量Pe值，单位为b/e；
Pecl为泥质骨架Pe值，单位为b/e；
Pef为流体Pe值，单位为b/e；
Peba为重晶石Pe值，单位为b/e；
Pesd为砂岩骨架Pe值，单位为b/e；
V为各种矿物和流体的相对体积含量，单位为v/v。
7.根据权利要求5所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述地层中重晶石质量Mba的计算公式为：
Mba＝σ·Vlost·ρc
式中：σ为钻井液中重晶石的浓度，单位为v/v；
Vlost为钻井液漏失量，单位为m3；
ρc为漏点处钻井液的密度，单位为g/cm3。
8.根据权利要求5所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述地层重晶石的总体积
Figure FDA0004089138250000021
的计算公式为：
Figure FDA0004089138250000022
式中：rmax为泥浆侵入深度，单位为m；
rw为井筒半径，单位为m；
h为泥浆侵入地层厚度，单位为m；
Vba为重晶石相对体积含量，单位为v/v。
9.根据权利要求5所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述地层中重晶石质量Mba的计算公式为：
Figure FDA0004089138250000031
10.根据权利要求5所述的一种钻井液漏失参数计算方法，其特征在于：所述钻井液漏失量Vlost的计算公式为：
Figure FDA0004089138250000032
转换变形可得钻井液漏失量为：
Figure FDA0004089138250000033
/>
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112780262A (zh) * 2021-01-04 2021-05-11 中国石油天然气集团有限公司 基于随钻超声波井径测井的井漏位置识别装置及方法

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CN112780262A (zh) * 2021-01-04 2021-05-11 中国石油天然气集团有限公司 基于随钻超声波井径测井的井漏位置识别装置及方法

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