用于优化钻探操作中的穿透速率的系统和方法技术方案

用于通过开发组合了井眼净化和钻探速率以优化性能的井眼净化模型来预测竖直、偏斜和水平井眼中的有效井眼净化的系统和方法。具体地，通过确保从ECD、岩屑输送、剪切稀化和触变属性方面对钻探泥浆具有影响的最佳泥浆流变值，并利用承载能力指数(CCI)和环空中的岩屑浓度(CCA)开发有效的井眼净化模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化钻探操作中的穿透速率的系统和方法
本公开总体上涉及穿过地下地层的井眼的建造领域。更具体地，本公开涉及用于自动计算钻探操作参数值，并将其显示给钻探操作人员的方法，所述方法可优化这种井眼的钻探，并相对于钻探性能的基准来表征特定井眼的这种钻探性能。
技术介绍
穿过地下地层钻探井眼包括从钻探单元或类似的升降设备悬挂钻管的“柱(string)”(“钻柱”)，以及操作一组钻探工具并使设置在钻柱底端的钻头旋转。可以通过从地面旋转整个钻柱和/或通过操作设置在一组钻探工具中的马达来使钻头旋转。马达可以例如由钻井液(“泥浆”)通过钻柱中的内部通道的流动来操作。泥浆通过钻头离开钻柱，并通过已钻的井眼壁和钻柱外部之间的环形空间返回到地面。返回的泥浆冷却并且润滑钻头，将岩屑/钻屑提升到地面，并且提供液体静压，以机械地稳定井眼并防止流体在压力下从暴露于井眼的某些可渗透地层进入井眼。泥浆还可以包括在暴露的地层上产生不可渗透的屏障(“滤饼”)的材料，该屏障的流体压力低于环形空间中泥浆的液体静压，使得没有任何大量泥浆会流入这种地层中。钻探单元可以具有用于选择“钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钻探系统的钻探工具钻探井眼的方法，所述钻探系统利用钻探泥浆将地层的岩屑输送到地面，所述方法包括：/n接收利用所述钻探系统进行的钻探操作的多个输入参数，所述输入参数至少包括与在所述钻探操作中产生的所述岩屑相关的岩屑参数；/n基于所获得的参数确定在所述钻探操作中至少在所述钻探工具附近的所述岩屑的当前浓度；/n基于所确定的浓度确定所述钻探操作的期望的穿透速率；以及/n基于所确定的速率来改变当前的穿透速率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180417 US 15/954,7581.一种利用钻探系统的钻探工具钻探井眼的方法，所述钻探系统利用钻探泥浆将地层的岩屑输送到地面，所述方法包括：
接收利用所述钻探系统进行的钻探操作的多个输入参数，所述输入参数至少包括与在所述钻探操作中产生的所述岩屑相关的岩屑参数；
基于所获得的参数确定在所述钻探操作中至少在所述钻探工具附近的所述岩屑的当前浓度；
基于所确定的浓度确定所述钻探操作的期望的穿透速率；以及
基于所确定的速率来改变当前的穿透速率。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述多个输入参数确定承载能力指数；
基于所确定的环空中的岩屑浓度确定所述钻探操作的期望的穿透速率；以及
基于所确定的速率来改变当前的穿透速率。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得所述输入参数包括获得以下项中的一个或多个：所述钻探泥浆的重量、所述钻探泥浆的流速、所述钻探系统的当前的穿透速率、所述井眼的深度、所述钻探系统的钻探工具的深度、所述岩屑的密度、所述岩屑的直径、所述井眼的偏心系数和所述地层的孔隙度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于当前的参数确定在所述钻探操作中至少在所述钻探工具附近的所述岩屑的当前浓度包括：在该确定中，使用所述钻探泥浆的体积流速、所述岩屑的体积流速以及滑移速度与轴向速度之间的关系。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于当前的参数确定在所述钻探操作中至少在所述钻探工具附近的所述岩屑的当前浓度包括：在所述确定中，使用以下项中的一个或多个：
至少在所述钻探工具附近的环空的面积、所述井眼的偏心率、所述钻探系统的所述钻探工具的表面积以及所述地层的孔隙度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述输入参数还包括：井眼尺寸、泥浆类型、进尺、用于钻探所述进尺所花费的小时、以磅每立方英尺(pcf)和磅每加仑(ppg)为单位的泥浆密度、漏斗粘度、以厘泊(cp)为单位的塑性粘度(PV)、以lb/100sqft为单位的屈服点(YP)、以Klb为单位的混合物重量(WOB)、每分钟转数(RPM)、以psi为单位的立管压力、以lbf.ft为单位的扭矩、以平方英寸为单位的钻头的总流动面积、初始凝胶和最终凝胶类型、以及泥浆泵的流速。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
基于所述输入参数，计算穿透速率(ROP)、稠度指数(K)、流体行为指数(n)、Φ600和Φ300、表观和有效粘度、岩屑直径(即ROP/RPM)、环隙流速(Vann)、临界速度(Vc)、岩屑上升速度(Vcr)、岩屑滑移速度(Vs)、稠度指数的n次幂(Kn)、喷嘴速度、钻头处的压降、液压马力(HHP)、每平方英寸液压马力(HSI)、射流冲击力(Fj)、输送比(TR)、Vcr/Vann比和dc/OH比、PV/YP、YP/PV、Gi/Gf、Gf/Gi、K(1-(dc/OH)^n)、修正的承载能力指数(MCCI)和钻探比能(DSE)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
确定所述输送比小于预定阈值；
改变所述GPM，以将所述岩屑的当前浓度增加到5％以上。


9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定YP/PV小于预定阈值；
改变所述YP/PV，以使YP/PV值达到至少3。


10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
确定GPM小于预定阈值；
改变所述GPM，以使GPM值达到至少1200。


11.一种程序存储装置，该程序存储装置上存储有程序指令，所述程序指令用于使可编程控制装置执行根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：默罕默德·穆里夫·阿勒鲁巴伊，奥萨马·塞哈，伊诺·伊塔姆·奥米尼，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA