一种钻井窄窗口下套管防漏失方法技术

本发明专利技术涉及石油井下施工领域，公开了一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，包括：步骤1，根据井眼基础参数计算各个易漏点的套管最大下入速度和固井前最大循环排量，分别选定下套管前泥浆和固井前泥浆，井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业。计算套管最大下入速度和固井前最大循环排量考虑了垂直深度下环空钻井液温度，确保下套管前泥浆和固井前泥浆的计算条件和实际使用状态保持一致，使得选定了与井下条件一致的泥浆，同时，实时比对易漏地层处的压力，超压发出提醒，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井窄窗口下套管防漏失方法
本专利技术涉及石油井下施工领域，具体涉及一种钻井窄窗口下套管防漏失方法。
技术介绍
钻井安全密度窗口是指钻井过程中不造成喷、漏、塌、卡等钻井事故，能维持井壁稳定的钻井压力(密度)范围。当井底压力低于地层压力时，地层流体会进入井眼，形成溢流；当井底压力高于破裂压力或漏失压力时，井眼钻井液流入地层，形成井漏，因此在钻井过程中，井底压力应控制在地层压力和破裂压力密度窗口内。近年来随着对石油天然气勘探开发力度的加大，各种复杂地区的钻井活动日益增多，随着勘探开发不断向深部复杂地层，窄安全密度窗口问题越来越突出，甚至出现零安全密度窗口，即地层压力和漏失压力几乎相同。钻井过程中表现为稍微增加井底压力就会发生井漏，稍微降低井底压力就会发生溢流。钻井液可能流向地层产生的漏失。这类损失的钻井液通常进入因过大泥浆动态压力诱发的裂缝中，进入预先存在的开口裂缝中或进入地层中被压开的裂缝中。该问题被称为“井漏(lostcirculation)”，钻井液可能漏失到其中的地层可被称为“井漏区”。井漏是石油钻井工程作业中常见的井下复杂情况之一，是钻井中长期悬而未决的重大难题，对油气勘探、钻井及开发作业造成巨大危害。井漏不仅损失大量的钻井液和堵漏材料，损失钻井时间，延长建井周期，还会影响地质录井工作的正常进行，伤害储集层，可能引起井喷、井塌、卡钻等一系列其他井下复杂情况，也对后续固井施工产生不利影响。常规下套管作业一般分为2个部分，首先是下入套管到预定深度；其次是固井前钻井液循环，为固井作业做好准备。对于窄安全密度窗口或者曾开展过堵漏作业的井段，其下套管作业主要面临2大风险，首先由于下套管前对漏失层没有很好的堵漏，加之下套管时速度过快，易压漏地层；其次，在固井作业准备阶段，以较大循环排量排出井内沉沙、掉块或油气侵等时，产生的较大循环摩阻也易压漏地层。在下套管作业中发生的井漏危害更大，不仅作业要求起出套管，下钻处理井眼，正常后再重新下套管等带来的非钻进时间损失；而且，井漏带来环空静夜柱降低，若不及时处理，将导致井塌，卡套管事故，甚至失去整个井眼。目前，在下套管作业前，大多数窄窗口井下套管速度和钻井液循环排量设计均按照套管处环空返速作为参考依据，采用经验公式以及地层实际承压能力计算，对泥浆性能的计算采用经验公式，评估不完善准确，在下套管过程中会造成漏失现象，影响下套管作业的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，选定合适性能的泥浆，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，包括以下步骤：步骤1，根据井眼基础参数计算井眼各个易漏点的套管最大下入速度和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆，所述井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业。本专利技术的工作原理及有益效果是：根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆；其中，计算套管最大下入速度和固井前最大循环排量考虑了垂直深度下环空钻井液温度，确保下套管前泥浆和固井前泥浆的计算条件和实际使用状态保持一致，使得选定了与井下条件一致的泥浆，避免在下套管过程中造成漏失现象，提高下套管作业的可靠性；同时，如果存在多个易漏点，会考虑到井眼中个易漏点的影响，进一步确保下套管作业的可靠性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述套管最大下入速度为Vmax，满足公式(1)要求：Qi＝1.5*Vmax*(Dhi2-Dp2)/24.5(1)其中，井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度PV进行分段，同一环空泥浆性能对应的套管被分为一段；相应地，从地面到易漏地层井段内，在Li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为PVi，井眼内径为Dhi，垂直高度为Hi；并满足：∑Li＝Lloss，i为正整数，Li为从地面开始的第i段套管的长度，Lloss为易漏地层斜深，单位ft，以及∑Hi＝TVDloss，TVDloss为易漏地层的垂深，单位ft，Qi为下套管时，套管Li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，Dhi为套管Li段处井眼内径，单位inch，Dp为套管外径，单位inch；泥浆沿环空上返流速Qi满足公式(2)要求：其中，Hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，ρi为套管Li段处的泥浆比重，单位ppg，PVi为套管Li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，Li为第i段套管的长度，单位ft，Pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi，泥浆比重ρi满足公式(3)要求：其中，ρm1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的泥浆比重，单位ppg，ρo1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的油比重，单位ppg，ρw1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的水比重，单位ppg，ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的泥浆比重，单位ppg，ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的油比重，单位ppg，ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的水比重单位ppg，fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％；在下入套管过程中，由于不循环泥浆，各段套管处环空钻井液温度Tai与地层温度Tformation一致，满足公式(4)要求：Tai＝Tformation＝Tsur+gG*∑Hi(4)其中，Tsur为地面温度，单位℉，gG为井眼地温梯度，单位℉/ft，其中，塑性粘度的计算公式(5)为：PVi＝PV1*μi/μ1(5)其中，PVi、μi分别为在实际温度Tai和压力Pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；PV1、μ1分别为在地面测量温度T1和压力P1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；PV1、μ1为地面测量值；μi的计算公式(6)为：μi＝Pai*(Pai*Tai)A0*10(A1+A2*Tai+A3*Tai*Pai+A4*μ1+A5/μ1)，(6)A0＝-23.1888,A1＝-0.00148,A2＝-0.9501,A3＝-1.9776E-08,A4＝0.000033416,A5＝14.6767，单位cp,Pai＝∑Hi*ρi*0.0519，单位psi。采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算各垂直深度下环空钻井液温度T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，根据井眼基础参数计算井眼各个易漏点的套管最大下入速度和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆，所述井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；/n步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；/n步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据井眼基础参数计算井眼各个易漏点的套管最大下入速度和井眼各个易漏点的固井前最大循环排量，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆，根据所述其中固井前最大循环排量选定固井前泥浆，所述井眼基础参数包括垂直深度下环空钻井液温度；
步骤2，采用下套管前泥浆进行下套管作业；
步骤3，当套管下入到预定深度后，采用固井前泥浆对井眼进行循环作业。


2.根据权利要求1所述的一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，其特征在于，所述套管最大下入速度为Vmax，满足公式(1)要求：
Qi＝1.5*Vmax*(Dhi2-Dp2)/24.5(1)
其中，
井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度PV进行分段，同一环空泥浆性能对应的套管被分为一段；相应地，从地面到易漏地层井段内，在Li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为PVi，井眼内径为Dhi，垂直高度为Hi；并满足：∑Li＝Lloss，i为正整数，Li为从地面开始的第i段套管的长度，Lloss为易漏地层斜深，单位ft，以及∑Hi＝TVDloss，TVDloss为易漏地层的垂深，单位ft，
Qi为下套管时，套管Li段上泥浆沿环空上返流速，单位gpm，
Dhi为套管Li段处井眼内径，单位inch，
Dp为套管外径，单位inch；
泥浆沿环空上返流速Qi满足公式(2)要求：



其中，
Hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，
ρi为套管Li段处的泥浆比重，单位ppg，
PVi为套管Li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，
Li为第i段套管的长度，单位ft，
Pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi，
泥浆比重ρi满足公式(3)要求：



其中，
ρm1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的泥浆比重，单位ppg，
ρo1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的油比重，单位ppg，
ρw1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的水比重，单位ppg，
ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的泥浆比重，单位ppg，
ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的油比重，单位ppg，
ρwi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的水比重单位ppg，
fo为泥浆中，油在泥浆液体中的占比，单位％，
fw为泥浆中，水在泥浆液体中的占比，单位％；
在下入套管过程中，由于不循环泥浆，各段套管处环空钻井液温度Tai与地层温度Tformation一致，满足公式(4)要求：
Tai＝Tformation＝Tsur+gG*∑Hi(4)
其中，
Tsur为地面温度，单位℉，
gG为井眼地温梯度，单位℉/ft，
其中，塑性粘度的计算公式(5)为：
PVi＝PV1*μi/μ1(5)
其中，PVi、μi分别为在实际温度Tai和压力Pai条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；PV1、μ1分别为在地面测量温度T1和压力P1条件下的泥浆、泥浆中油的塑性粘度，单位cp；PV1、μ1为地面测量值；μi的计算公式(6)为：
μi＝Pai*(Pai*Tai)A0*10(A1+A2*Tai+A3*Tai*Pai+A4*μ1+A5/μ1)，(6)
A0＝-23.1888,A1＝-0.00148,A2＝-0.9501,A3＝-1.9776E-08,A4＝0.000033416,A5＝14.6767，单位cp,Pai＝∑Hi*ρi*0.0519，单位psi。


3.根据权利要求2所述的一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，其特征在于，根据所述套管最大下入速度选定下套管前泥浆的步骤具体操作为：
根据拟选的泥浆性能，计算套管最大下入速度，当井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小的Vmax大于下入套管要求的最低速度时，即选定拟选的泥浆为下套管前泥浆；否则，调整所述下套管前泥浆的泥浆比重ρ和泥浆塑性粘度PV，直到在该泥浆性能条件下，井眼各个易漏点的套管最大下入速度中最小Vmax大于下入套管要求的最低速度。


4.根据权利要求1所述的一种钻井窄窗口下套管防漏失方法，其特征在于，所述固井前最大循环排量为v，单位gpm，满足公式(7)要求：



其中，
井眼根据受温度影响的泥浆密度ρ和塑性粘度PV进行分段，从地面到易漏地层井段内，在Li长度套管段内，泥浆密度为ρi，塑性粘度为PVi，井眼内径为Dhi，垂直高度为Hi；并满足：∑Li＝Lloss，i为正整数，Li为从地面开始的第i段套管的长度，Lloss为易漏地层斜深，单位m，
Pf为环空循环摩阻，单位psi，
PVi为套管Li段处的泥浆塑性粘度，单位cp，
τi为套管Li段处的泥浆动切力，单位lbf/100ft2，
Dhi为套管Li段处的井眼直径，单位inch，
Dp为套管外径，单位inch，
Li为第i段套管的长度，单位ft，
环空循环摩阻Pf满足公式(8)要求：
Pf+∑Hi*ρi*0.0519+SBP＝Pfrac(8)
其中，
Hi为第i段套管的垂直高度，单位ft，满足：∑Hi＝TVDloss，TVDloss为易漏地层的垂深，单位m，
ρi为套管Li段处的泥浆比重，单位ppg；
SBP为循环泥浆时的环空地面背压，单位psi，
Pfrac为易漏地层的承压能力，单位psi；
泥浆比重ρi满足公式(3)要求：



其中，
ρm1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的泥浆比重，单位ppg，
ρo1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的油比重，单位ppg，
ρw1为在参考温度T1和参考压力P1条件下的水比重，单位ppg，
ρi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的泥浆比重，单位ppg，
ρoi为在各垂直深度下环空钻井液温度Tai和各垂直深度下环空钻井液压力Pai条件下的油比重，单位ppg，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢登攀，
申请(专利权)人：四川维泰科创石油设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51