地层压力的随钻监测方法及其监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地层压力的随钻监测方法及其监测装置，所述监测方法包括：监测钻井过程中钻井参数的变化，判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则钻井系统发出报警信息；否则继续钻井。本发明专利技术通过监测钻井过程中钻井参数的变化，在钻井进入超压封隔层时发出报警信息，并可及时自动或手动调整井筒泥浆密度，运用有效的井控方法消除可能引起的井涌、井喷等隐患，减少钻井事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
地层压力的随钻监测方法及其监测装置
本专利技术涉及石油钻井勘探开发的一种监测地层压力的方法及其装置，具体地，涉及一种基于“流体膨胀”机理和井筒环境约束的地层压力的随钻监测方法及其监测装置。
技术介绍
随着油气勘探开发的日益深入，西湖凹陷目前钻探地层普遍存在超压，钻井过程中井下复杂事故时有发生。在钻井过程中，当井眼中井筒泥浆压力系数(泥浆液柱产生的压力与同深度的水的压力比)小于地层孔隙压力系数时，地层流体进入井眼，按进入的严重程度不同又可分为侵入、井涌和井喷，影响了钻井工程的安全与钻井的效率。因此，在钻井过程中对压力的监测显得尤为重要。传统随钻压力监测方法通常采用直接识别超压层的方法，例如dc指数监测方法，该指数是一种表征地层可钻性参数，需要建立泥岩的正常压实趋势线，并根据监测dc指数曲线偏离正常压实趋势线来预判超压地层的出现。其中dc指数受到钻速、钻压、钻头尺寸等工程施工参数的共同影响，从而使超压地层的判断不准确，不能为超压层的钻井应对措施提供及时、准确的预警信息，造成钻井效率降低，并且影响了钻井的安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种地层压力的随钻监测方法及其监测装置，对地层孔隙压力系数进行实时监测，可在进入超压储层前预警，为准备应对超压储层的各项措施预留作业时间，减少井下事故的发生。为了实现上述目的，本专利技术提供一种地层压力的随钻监测方法，所述监测方法包括：监测钻井过程中钻井参数的变化，判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则发出报警信息；否则继续钻井。优选地，所述钻井参数包括钻井液中烃类气体的体积浓度背景值、钻井的钻速、泥地比以及井口温度的其中之一或任意组合。优选地，当满足以下至少一种时，确定钻井进入超压封隔层：当监测到的烃类气体的体积浓度背景值为第一设定值时，钻井在常压层，未进入超压封隔层；当监测到的烃类气体的体积浓度背景值上升至第二设定值时，钻井进入超压封隔层；钻井的钻速为第三设定值；获取岩性的泥地比为第四设定值；以及井口温度升高第五设定值。优选地，所述第一设定值为0.05％-0.3％，所述第二设定值为0.1％-6％，第三设定值为15-20米/小时，第四设定值为大于70％，第五设定值为2℃-5℃。优选地，所述监测方法还包括：在钻井进入超压封隔层后，调整井筒泥浆密度至井筒泥浆压力系数等于当前时刻的等效地层孔隙压力系数。本专利技术提供的另一种技术方案：一种地层压力的随钻监测装置，所述监测装置包括：监测单元，设置于钻井的井口处，用于监测钻井过程中钻井参数的变化；报警单元；控制单元，分别与所述监测单元和报警单元电性连接，用于接收所述监测单元发送的所述钻井参数的数据信号，并判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则发送第一控制信号至所述报警单元，用于控制所述报警单元输出报警信号；否则继续钻井。优选地，所述控制单元还电性连接所述钻井；在钻井进入超压封隔层后，所述控制单元发送第二控制信号至所述钻井，用于调整井筒泥浆密度至井筒泥浆压力系数等于当前时刻的等效地层孔隙压力系数。优选地，所述监测单元包括第一监测装置、第二监测装置、第三监测装置以及第四监测装置的其中之一或任意组合；其中，所述第一监测装置用于监测钻井液中烃类气体的体积浓度背景值，所述第二监测装置用于监测钻井的钻速，所述第三监测装置用于监测岩性的泥地比及其厚度，所述第四监测装置用于监测井口的温度。本专利技术地层压力的随钻监测方法及其监测装置通过监测钻井过程中钻井参数的变化，对可能发生井涌、井喷的地层进行监测和预测，并可在钻井进入超压封隔层时发出报警信息，为准备各项超压储层应对措施预留作业时间，运用有效的井控方法消除可能引起井喷等隐患，减少钻井事故的发生。本专利技术地层压力的随钻监测方法及其监测装置根据超压封隔层中各项钻井参数的变化，可准确判断出超压封隔层地带，并调整井筒泥浆密度，为钻井进入超压储层做好充分准备，提高探井作业的安全性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术地层压力的随钻监测方法的控制流程图。图2是西湖凹陷异常压力带钻井响应特征示意图。图3是本专利技术地层压力的随钻监测装置的结构示意图。附图标记说明1控制单元2监测单元21第一监测装置22第二监测装置23第三监测装置24第四检测装置3报警单元4钻井。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1所示，本专利技术地层压力的随钻监测方法包括：步骤100：在钻井过程初期，钻井系统采用过平衡的钻井方式工作。其中，过平衡的钻井方式为井筒泥浆压力系数大于地层孔隙压力系数，所述井筒泥浆压力系数为泥浆液柱产生的压力与同深度的水的压力比。其中，通过调整井筒泥浆密度可以改变井筒泥浆压力。在钻井过程初期，所述地层孔隙压力系数为1.0，所述井筒泥浆压力系数的范围可为1.1-1.2，优选地可为1.15，可以保证井壁处于良好的工况，便于保持钻井工作的稳定。步骤200：监测钻井过程中钻井参数的变化，判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则执行步骤300，否则执行步骤100。所述钻井参数包括钻井液中烃类气体的体积浓度背景值、钻井的钻速、岩性的泥地比以及井口温度的其中之一或任意组合。其中，钻井液中烃类气体的体积浓度背景值是指烃类气体体积浓度(TG)在某段深度范围内的基值。当满足以下至少一种时，确定钻井进入超压封隔层：当监测到的烃类气体的体积浓度背景值为第一设定值时，钻井在常压层，未进入超压封隔层，当监测到的烃类气体的体积浓度背景值上升至第二设定值时，钻井进入超压封隔层；钻井的钻速为第三设定值；获取的岩性的泥地比为第四设定值；以及井口温度升高第五设定值。其中，第一设定值为0.05％-0.3％，第二设定值为0.1％-6％，第三设定值为15-20米/小时，第四设定值为大于70％，第五设定值为2℃-5℃。其中，烃类气体的体积浓度的单位为ppm，即cm3/m3，习惯上用％表示，例如，烃类气体的体积浓度为70000ppm，则可表示为7％，即每立方米含0.07立方米的烃类气体。在常压层中，所监测到的气体基本上为地层岩石破碎气(在钻井过程中，钻头机械的破碎岩石而释放到泥浆中的气体称为破碎气)，监测到的烃类气体的体积浓度背景值非常稳定，一般维持在0.05％-0.3％之间。随着地层埋深的增加，地层孔隙压力系数升高，井筒泥浆压力与地层孔隙压力之间的压差不断减小，当井筒泥浆压力系数小于地层孔隙压力系数时，除了岩石破碎产生的气体外，地层中的气体不断向井筒方向聚集，并释放到钻井液中，同时，所释放的气体在井筒空间上升过程中，由于压力的降低，气体不断膨胀，气体浓度明显升高，一般升至0.1％-6％范围内，而且以泥岩为主，厚度达到150米，持续时间长，表现为气体浓度整体抬升。如图2所示，当钻井至3905-4056m深度时，在井筒泥浆密度维持不变的情况下，监测到的钻井参数都有一定的变化，例如监测到的钻井液中烃类气体的体积浓度具有整体抬高的趋势，在3905米以上，气体浓度背景值为0.24％，在3905-4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地层压力的随钻监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：监测钻井过程中钻井参数的变化，判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则发出报警信息；否则继续钻井。

【技术特征摘要】
1.一种地层压力的随钻监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：监测钻井过程中钻井参数的变化，判断钻井是否进入超压封隔层，如果是，则发出报警信息；否则继续钻井；其中，所述超压封隔层用于为下部的超压储层的出现提供封盖条件，其地层特征表现为厚层泥岩层；所述钻井参数包括钻井液中烃类气体的体积浓度背景值、泥地比以及井口温度中的至少一者；当满足以下至少一者时，确定钻井进入超压封隔层：当监测到的烃类气体的体积浓度背景值为第一设定值时，钻井在常压层，未进入超压封隔层；当监测到的烃类气体的体积浓度背景值上升至第二设定值时，钻井进入超压封隔层；获取岩性的泥地比为第四设定值；以及井口温度升高第五设定值。2.根据权利要求1所述的地层压力的随钻监测方法，其特征在于，所述钻井参数还包括钻井的钻速。3.根据权利要求2所述的地层压力的随钻监测方法，其特征在于，当钻井的钻速为第三设定值时，确定钻井进入超压封隔层。4.根据权利要求3所述的地层压力的随钻监测方法，其特征在于，所述第一设定值为0.05％-0.3％，所述第二设定值为0.1％-6％，第三设定值为15-20米/小时，第四设定值为大于70％，第五设定值为2℃-5℃。5.根据权利要求1所述的地层压力的随钻监测方法，其特征在于，所述监测方法还包括：在钻井进入超压封隔层后，调整井筒泥浆密度至井筒泥浆压力系数等于当前时刻的等效地层孔隙压力系数。6.一种地层压力的随钻监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：监测单元(2)，设置于钻井(4)的井口处，用于监测钻井过程中钻井参数的变化；报警单元(3)；控制单元(1)，分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国华，王建平，鲁法伟，张书平，刘金水，李宁，孙鹏，侯志强，刘云，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司上海分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11