一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法及系统，该方法根据邻井历史资料和被测井的录井记录资料初步划定可能井涌的风险深度范围；当施工至风险深度范围时，收集当下设定时间段内井下工程实测的井涌特征实测参数并绘制对应的时域监测图版；考虑不同井涌类型的特征，基于地面录井数据利用预建的模拟计算模型分别计算在发生井涌与否状况下的判识指标特征参数；并绘制时域监测图版；依据判识指标特征参数与井涌特征实测参数的对比结果结合参数变化趋势识别井涌风险

【技术实现步骤摘要】
一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及油气井勘探及优化
，尤其涉及一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法及系统
。

技术介绍

[0002]在钻井过程中，如果钻遇高渗层，且井底压力低于地层压力，地层流体就会进入井眼，当进入井眼流体量达到一定程度，则属于井涌，是钻井过程中常见的技术难题之一
。
井涌具有很大的危害：地层流体进入井筒时，特别是气体进入井筒后在早期可能不是很明显，但是后期气体膨胀可能会造成大量井筒液体喷出，需要执行必要的井控作业，而井控作业不仅费时费力更会直接造成大量的物资损失，因此，任由井涌现象发生和发展，会延误钻井时间，延长钻井周期，甚至会引起卡钻
、
井喷
、
井塌等各种井下复杂情况
。
因此，对井涌的早期检测和识别具有十分重要的意义
[0003]目前实现井涌现象识别的方法主要有两类，一类是观察经验法，主要应用在钻井施工现场，即由专业人员通过直接观测，对地面立管压力和流量进行实时检测，并结合钻进
、
岩屑录井
、
钻井液面变化情况综合分析，判识井涌是否发生，例如专利
ZL201611160852.2
，其提供一种基于质量流量综合检测的石油井涌井漏预报方法，通过流量分流装置获得钻井过程不同阶段的泥浆循环系统水利参数特征，即泥浆的质量流量特征；设定出口质量流量异常的判定门限；根据泥浆泵效率和泵冲数计算主管线入口的泥浆的质量流量；通过流量分流装置精确测量主管线出口的瞬时质量流量，综合判定门限值，判断是否井涌井漏
。
此类方法主要适用于油水井涌测量，仍相对滞后，虽然目前已经有微流量监测技术，但对于气体井涌特别是深部水平井的井涌无法进行精确的早期识别
。
第二类是是井下工具识别技术，通过下入专用的气体检测装置测量和识别气体侵入和井涌，该方法是直接测量气体因此识别准确性更高，以专利
ZL 201910915251.5
的方案为例，主要气侵监测装置包括气体半透膜和气体浓度监测器，气体半透膜包围形成腔体，腔体分隔成互不连通的钻杆腔体和环空腔体
。
该方法虽然提高了井涌识别准确性，但只能识别气体侵入，而且采用半透膜空腔耐用性和可靠性存在较大隐患
。
[0004]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术
。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法，在一个实施例中，所述方法包括：
[0006]实施区间划定步骤
、
根据邻井历史资料和被测井的录井记录资料，初步划定存在井涌发生风险的风险深度范围；
[0007]特征参数实测步骤
、
当施工至风险深度范围时，收集当前往前推设定时间段内的
井下工程实测参数，从中提取井涌特征实测参数并绘制实测数据时域监测图版；
[0008]特征参数模拟步骤
、
考虑不同井涌类型的状态特征，基于当前井的预设地面录井数据，利用预先构建的井涌特征参数模拟计算模型分别模拟分析当前井在发生井涌与否状况下的判识指标特征参数；
[0009]图版数据生成步骤
、
围绕所述判识指标特征参数开展绘图处理，生成对应的模拟数据时域监测图版；
[0010]对比及决策步骤
、
依据发生井涌与否状况下判识指标特征参数与井涌特征实测参数的对比结果结合参数变化趋势的对比结果识别井涌风险，并即时生成预警数据
。
[0011]优选地，一个实施例中，在实施区间划定步骤中，统计储层属性数据与当前井相似的历史井，收集井涌记录数据分析井涌发生的规律，进而结合当前井的录井记录资料判定风险深度范围，作为实施井涌早期检测操作的深度范围
。
[0012]进一步地，在特征参数实测步骤中，利用井下工程参数随钻测量系统采集井下工程实测参数，从中提取随钻测量仪器所在深度的内管压力
、
环空压力以及温度数据
。
[0013]另外地，一个实施例中，在特征参数模拟步骤中，综合考虑发生油水井涌以及气体井涌的情况，在风险深度区间范围内假设相应位置作为井涌点，将各假设井涌点作为目标点，分别利用地面录井数据模拟分析目标点发生不同井涌状态以及正常施工状态对应的判识指标特征参数
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，模拟分析目标点发生不同井涌状态对应的判识指标特征参数的过程包括：
[0015]围绕各目标点位置，根据上下环空压力计算方程执行迭代计算，得到井涌速度；
[0016]基于井涌速度围绕不同井涌类型以及正常钻进状态利用预设的压力计算模型计算井涌状态和对应的井筒内管压力；
[0017]针对正常钻进状态，设计算井涌位置深度为当前井深点，代入压力计算模型获取对应的井筒内管压力和环空压力数据
。
[0018]具体地，一个实施例中，根据上下环空压力计算方程执行迭代计算，得到井涌速度：
[0019][0020][0021]Q
排量
+Q
涌出
＝
Q
井涌环空
[0022][0023][0024]l
涌出高度
＝
v
环空
t
[0025]其中，针对涌出高度范围内的位置：
[0026]ρ
环空涌点以上
＝
ρ
泥浆
E
泥浆
+
ρ
涌出
E
涌出
[0027][0028]E
涌出
＝1‑
E
泥浆
[0029]针对涌出高度以上的位置：
[0030]ρ
环空涌点以上
＝
ρ
泥浆
[0031]式中，表示井涌位置以上环空摩阻的总和，
MPa
；
P
表示压力，
MPa
；
ρ
表示流体密度，
kg/m3；
v
内管
、v
环空
和
v
井涌环空
分别表示内管流速
、
环空流速和井涌点环空流速，
m/s
；
g
表示重力加速度，
9.8m/s2；
H
表示深度，
m
；
Q
表示钻井泵排量，
m3/s
；
E
是比率，无量纲；
S
表示面积，
m2；
l
涌出高度
表示含侵入流体的钻井液柱高度，
m
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于井下工程参数测量的井涌早期检测方法，其特征在于，所述方法包括：实施区间划定步骤
、
根据邻井历史资料和被测井的录井记录资料，初步划定存在井涌发生风险的风险深度范围；特征参数实测步骤
、
当施工至风险深度范围时，收集当前往前推设定时间段内的井下工程实测参数，从中提取井涌特征实测参数并绘制实测数据时域监测图版；特征参数模拟步骤
、
考虑不同井涌类型的状态特征，基于当前井的预设地面录井数据，利用预先构建的井涌特征参数模拟计算模型分别模拟分析当前井在发生井涌与否状况下的判识指标特征参数；图版数据生成步骤
、
围绕所述判识指标特征参数开展绘图处理，生成对应的模拟数据时域监测图版；对比及决策步骤
、
依据发生井涌与否状况下判识指标特征参数与井涌特征实测参数的对比结果结合参数变化趋势的对比结果识别井涌风险，并即时生成预警数据
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施区间划定步骤中，统计储层属性数据与当前井相似的历史井，收集井涌记录数据分析井涌发生的规律，进而结合当前井的录井记录资料判定风险深度范围，作为实施井涌早期检测操作的深度范围
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特征参数实测步骤中，利用井下工程参数随钻测量系统采集井下工程实测参数，从中提取随钻测量仪器所在深度的内管压力
、
环空压力以及温度数据
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在特征参数模拟步骤中，综合考虑发生油水井涌以及气体井涌的情况，在风险深度区间范围内假设相应位置作为井涌点，将各假设井涌点作为目标点，分别利用地面录井数据模拟分析目标点发生不同井涌状态以及正常施工状态对应的判识指标特征参数
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，模拟分析目标点发生不同井涌状态对应的判识指标特征参数的过程包括：围绕各目标点位置，根据上下环空压力计算方程执行迭代计算，得到井涌速度；基于井涌速度围绕不同井涌类型以及正常钻进状态利用预设的压力计算模型计算井涌状态和对应的井筒内管压力；针对正常钻进状态，设计算井涌位置深度为当前井深位置，代入压力计算模型获取对应的井筒内管压力和环空压力数据
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据上下环空压力计算方程执行迭代计算，得到井涌速度：算，得到井涌速度：
Q
排量
+Q
涌出
＝
Q
井涌环空
l
涌出高度
＝
v
环空
t
其中，针对涌出高度范围内的位置：
ρ
环空涌点以上
＝
ρ
泥浆
E
泥浆
+
ρ
涌出
E
涌出
E
涌出
＝1‑
E
泥浆
针对涌出高度以上的位置：
ρ
环空涌点以上
＝
ρ
泥浆
式中，表示井涌位置以上环空摩阻的总和，
MPa
；
P
表示压力，
MPa
；
ρ
表示流体密度，
kg/m3；
v
内管
、v
环空
和
v
井涌环空
分别表示内管流速
、
环空流速和井涌点环空流速，
m/s
；
g
表示重力加速度，
9.8m/s2；
H
表示深度，
m
；
Q
表示钻井泵排量，
m3/s
；
E
是比率，无量纲；
S
表示面积，
m2；
l
涌出高度
表示含侵入流体的钻井液柱高度，
m
；
t
表示侵入时间，
s。7.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，假设井涌类型为油水井涌，针对预设的单位长度计算单单元井筒内管摩阻压力，结合井下仪器的尺寸参数决策计算的叠加次数，最终累计计算得到测量仪器所在位置的内管压力；其中，利用下示的压力计算模型计算井涌状态的单位长度单元井筒内管摩阻压力：式中，
Δ
P
内管
是单位长度单元井筒内管摩阻压力；
f
wl
是紊流时的摩阻系数，无量纲；
D
是直径，
m
；
n
是流型指数，无量纲；
Re
是雷诺数，无量纲；下标
g
代表气体，
Δ
L
表示设置的单位计算长度；井涌点以下单位长度单元环空摩阻压力井涌点以上单位长度单元环空摩阻压力井涌点以上单位长度单元环空摩阻压...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永乾，周延军，唐洪林，邵茹，刘晓兰，董志辉，康波，祝靖，毕研涛，席境阳，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：