一种低渗透油田钻井液密度设计方法技术

本发明专利技术公开了一种低渗透油田钻井液密度设计方法，其特征在于，包括：用井口剩余压力法计算低渗透油田待钻井的初步钻井液密度ρ

【技术实现步骤摘要】
一种低渗透油田钻井液密度设计方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻探领域中关于低渗透油气田钻井液密度的设计方法。

技术介绍

[0002]钻井液密度一般要大于地层压力系数、小于地层破裂压力梯度，二者数值之差称为钻井液密度设计窗口。
[0003]通常外围低渗透油田钻井液密度设计根据注水井井口剩余压力进行设计，钻井液密度要大于注水井的最高压力系数，来平衡地层压力。具体的是利用井口剩余压力法设计钻井液密度，计算公式：按照该公式计算得到的钻井液密度进行施工，虽然能够降低油气侵复杂发生率，但对于一些密度窗口窄、地层破裂压力低的待钻井，往往还没有将钻井液密度提至设计密度，即发生井漏，造成严重复杂后果。
[0004]考虑到低渗透油田具有压力高、降压缓慢的特征，部分钻井区块地层破裂压力低、储层裂缝发育，钻井过程中易发生油气侵和井漏复杂，造成钻井液密度设计窗口窄，有的甚至为负窗口，钻井难度大。
[0005]据不完全统计，某些油田复杂区块调整井平均使用钻井液密度在1.60g/cm3以上，油气侵发生率约15％，固井质量优质率仅为 60％左右，管外冒发生率超过5％。基于低渗透高压易漏油田的地质特点、钻井复杂多发和固井质量不易保障的情况，国外一般采取控压钻井的方式，但这种方法设备和人工成本很高，钻井周期长，不具备大规模推广的条件；对于此类钻井区块，钻井公司经过钻井安全评估，一般是放弃钻井，影响钻井工作量，也影响采油厂产能建设。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种低渗透油田钻井液密度设计方法，解决依据现有方法设计的钻井液密度进行钻井，容易发生井漏，从而不得不放弃对低渗透油田部分区块实施钻井，进而影响采油厂产能建设。
[0007]为解决上述问题，所述的一种低渗透油田钻井液密度设计方法，其特征在于，包括：
[0008]用井口剩余压力法计算低渗透油田待钻井的初步钻井液密度ρ
w
；
[0009]获取所述待钻井的安全负压差系数；
[0010]所述安全负压差系数，用于所述待钻井在不危害钻井安全的前提下所抵消的地层压力系数；
[0011]用所述ρ
w
减去所述安全负压差系数得到所述待钻井的钻井液密度ρ
m
。
[0012]进一步地，所述安全负压差系数，包括：
[0013]可忍受地层压力系数ρ
r
和/或启动压力系数ρ
λ
和/或环空压耗系数Δρ
a
；
[0014]所述可忍受地层压力系数ρ
r
，用于所述待钻井为降低井漏发生概率而选择忍受部
分油气侵所抵消的地层压力系数；
[0015]所述启动压力系数ρ
λ
，用于流体在低渗透油藏中渗流时，所述待钻井的启动压力梯度所抵消的地层压力系数；
[0016]所述环空压耗系数Δρ
a
，用于所述待钻井在钻井过程中作用于井壁的压耗所抵消的地层压力系数。
[0017]进一步地，所述可忍受地层压力系数ρ
r
的获取方法是：
[0018]确定所述待钻井的岩心渗透率k，当k<10mD时,ρ
r
取值 0.05；10mD<k<20mD时,ρ
r
取值0.04；20mD<k<50mD时,ρ
r
取值 0.03。
[0019]进一步地，所述启动压力系数ρ
λ
的计算公式是：
[0020]ρ
λ
＝0.5481k
‑
1.3654
；
[0021]其中，k为岩心渗透率。
[0022]进一步地，所述环空压耗系数Δρ
a
的获取方法是：
[0023]计算宾汉模式下钻井液环空压耗Δp
a
；
[0024]将所述环空压耗Δp
a
折算成环空压耗系数Δρ
a
。
[0025]进一步地，所述环空压耗
△
P
a
的计算公式为：
[0026][0027]式中：
[0028]Δp
a
—环空压耗，Pa；
[0029]μ
p
—流体塑性黏度，MPa
·
s；
[0030]L—环空长度，m；
[0031]v—环空平均流速，m/s；
[0032]D
δ
—环空内外管直径差，m；
[0033]τ0—流体屈服值，Pa。
[0034]进一步地，所述折算的公式是：
[0035]Δρ
a
＝Δp
a
/g/H；
[0036]其中：H为井深。
[0037]进一步地，所述Δρ
a
为0.07
‑
0.09。
[0038]具体地，本专利技术技术方案的构思过程是：
[0039]一般来说，低渗透油藏指渗透率小于50mD的油藏，低渗透油藏具有以下的特性
[0040](1)钻井液液柱大于地层压力，钻井液向地层方向渗滤，在井壁形成泥饼，此时称为正压差。
[0041]当钻井液密度小于地层压力系数，地层流体侵入井筒，发生油气侵，此时称为负压差。
[0042]正常情况下，钻井液密度设计的原则是钻井液液柱压力要大于井身剖面最高层的压力以保证钻井安全，总的来说，就是要使正压差系数尽可能小，同时要避免负压差系数的存在。
[0043]但在钻井液密度窗口较窄，甚至为负的钻井区块钻井，发生井漏带来的危害远比发生油气侵带来的危害要大的多，此时可以忍受一部分液体侵入井筒的现象，以降低井漏
发生的概率，也就是说，在保证钻井安全的前提下，此种情况下，此时可以忍受一定量的负压差系数的存在，为此，本专利技术设计方法引入了可忍受地层压力系数ρ
r
。
[0044]同压差下，ρ
r
随渗透率的降低而增大，k<10mD,ρr取值 0.05；10<k<20,ρr取值0.04；20<k<50,ρr取值0.03。
[0045](2)启动压力梯度是流体在低渗透油藏中渗流时，存在一个附加的压力梯度，该压力梯度用于克服岩石表面吸附膜或水化膜引起的阻力才能流动，该附加压力梯度称为启动压力梯度。显然启动压力梯度可抵消部分地层压力系数，为此，本专利技术设计方法引入了启动压力系数ρ
λ
。
[0046](3)钻井液循环时的环空压耗产生作用井壁的侧向压力，也就是说，钻井液动态时井壁受到的压力大于钻井液静态时承受的压力。所以，在钻井过程中，环空压耗作用于井壁可以抵消部分地层压力，在一定程度上降低油气侵的发生率。
[0047]环空压耗计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低渗透油田钻井液密度设计方法，其特征在于，包括：用井口剩余压力法计算低渗透油田待钻井的初步钻井液密度ρ
w
；获取所述待钻井的安全负压差系数；所述安全负压差系数，用于所述待钻井在不危害钻井安全的前提下所抵消的地层压力系数；用所述ρ
w
减去所述安全负压差系数得到所述待钻井的钻井液密度ρ
m
。2.根据权利要求1所述的低渗透油田钻井液密度设计方法，其特征在于，所述安全负压差系数，包括：可忍受地层压力系数ρ
r
和/或启动压力系数ρ
λ
和/或环空压耗系数Δρ
a
；所述可忍受地层压力系数ρ
r
，用于所述待钻井为降低井漏发生概率而选择忍受部分油气侵所抵消的地层压力系数；所述启动压力系数ρ
λ
，用于流体在低渗透油藏中渗流时，所述待钻井的启动压力梯度所抵消的地层压力系数；所述环空压耗系数Δρ
a
，用于所述待钻井在钻井过程中作用于井壁的压耗所抵消的地层压力系数。3.根据权利要求2所述的低渗透油田钻井液密度设计方法，其特征在于，所述可忍受地层压力系数ρ
r
的获取方法是：确定所述待钻井的岩心渗透率k，当k<10mD时, ρ
r
取值0.05；10mD<k<20mD时, ρ
r
取值0.04；20mD<k<50mD时, ρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连生，许明朋，桑双利，史建勇，李勇博，亢菊峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：