一種鑽井井深的精確錄取方法
2023-06-18 14:30:51
專利名稱：一種鑽井井深的精確錄取方法
技術領域：
本發明是一種精確確定鑽井井深的錄井方法，屬於石油天然氣和地質鑽井範疇。現代錄井技術在基礎理論，應用設備和軟體等方面都在不斷地完善和改進。但在鑽井過程中，在某些特殊工況下，基於沒有完善的理論基礎做保證，現場錄井軟體還沒有解決如何準確地記錄「井深」這一最基本和最重要參數的問題，例如(1)當因某種原因，在以某一鑽壓(如200KN)鑽進時，突然停轉盤並上提鑽具，大鉤負荷為150噸，重新下放鑽具使鑽頭接觸井底，並逐漸增加鑽壓鑽進，如果鑽壓(如180KN)小於提起前的鑽壓，雖然已開始鑽進，由於方入未達到提起前的數值，錄井儀認為不是在鑽進，屏幕顯示的「工作狀態」為「鑽頭離開井底」(BIT OFF BOTTOM)，「鑽壓」為「0 KN」，「大鉤負荷」為「1320 KN」。而此時的實際情況是(根據鑽井用馬丁代克儀表)「工作狀態」為「鑽進」(DRILLING)，「鑽壓」為「180 KN」，「大鉤負荷」為「1320 KN」。如果保持較小鑽壓(180 KN)鑽進，只有在方入等於或大於提起前的方入時，錄井才認為是以180 KN的鑽壓鑽進。在這種情況下，存在三個明顯的矛盾a.錄井儀與馬丁代克儀表的不一致；b.在鑽具未發生變化的情況下，大鉤負荷減少值剛好等於鑽壓值，而「鑽壓」卻為「0 KN」，那麼大鉤負荷減少值到哪裡了呢？c.為什麼只有在方入等於或大於提起前的方入時，錄井才認為開始鑽進，而且鑽壓立即顯示為180 KN，不是逐漸從小到大增加的？(2)若因某種原因造成一定噸位的溜鑽(如280KN)，提起後以正常鑽壓恢復鑽進(如200KN)，也存在類似第一種情況的矛盾。上述問題經常發生在接單根，井下突然的蹩跳鑽，地面設備故障等重新恢復鑽進後。例如由於地層原因多次反覆出現嚴重的蹩跳鑽現象，不得不頻繁上提鑽具並改變鑽進參數，而錄井經常無法正確反映井下實際工作狀況和參數，如果井較深，地層堅硬，可鑽性差，方入恢復需要很長時間，因此錄井儀器在很長時間內無法正確工作。如果進行手動調節和參數設定，會使井深誤差忽小忽大。到目前為止，錄井界對如何實現在任何情況下都能準確地描述井深，還沒有較為全面的研究，所有的現場應用都是用轉盤面以下鑽具的總丈量長度來粗略表示。普遍認為上述描寫的問題確實存在，是在較短時間內的問題，幾乎不影響錄井和作業。有的專家認為要考慮鑽具在井內的自然伸長，推薦在鑽具的總丈量長度上附加千分之一，但在計算機錄井中沒有應用。在錄井設備和技術更加先進的今天，如果不能準確地計算井深，其它參數的精度也就無從談起。本發明基於對造成泥漿錄井井深誤差和工況錯誤的原因分析鑽具在井內的伸縮是造成方入隨鑽壓和扭矩變化的根本原因，即鑽具在長度方向上的彈性形變(伸長或縮短)就是造成泥漿錄井中「深度」誤差的原因。影響因素有1.鑽具總長度(或井深)，鑽具越長，伸縮越大；2.鑽具彈性(即鋼級)，彈性越好，伸縮越大；3.鑽壓，鑽壓越大，縮短越大；4.轉盤扭矩，扭矩越大，縮短越大，但與鑽壓比影響甚小。本發明的井深″標定″方法包括下列步驟1.計算鑽具自由伸長量按井內實際使用鑽具的物理和機械性能和受力，計算鑽具在自由懸掛時的伸長量。主要計算鑽杆部分的伸長量，由於鑽鋌相對整個鑽具而言其長度很小且剛度很大，可不計鑽鋌部分，其誤差在允許精度以內。其計算方法已廣為人知。2.″噸位井深″與實際井深確定一個新的定義″噸位井深″，英文可定義為(Ton-Depth)，即在某一鑽壓值時，轉盤面以下的鑽具的總長度(丈量長度加上伸長量)加上方入值。單位是米/若干噸。″噸位井深″只有在鑽頭接觸井底的狀態下才能提及，不同的鑽頭噸位對應不同的″噸位井深″值，嚴格符合虎克定律。
HT＝L+ΔL+K(1)式中HT 噸位井深，米/若干噸L 鑽具總丈量長度，米ΔL 鑽具的自由伸長量，米K 方入，米3.井深標定步驟(1)司鑽將提離井底的鑽具慢慢下放接觸井底，並逐漸地分級加壓到某一鑽壓，在這個過程中由錄井儀自動採集至少三個以上點的鑽壓值和對應的方入數據，注意排除因摩擦力等原因引起的壞點；
(2)繪出如附
圖1的曲線，計算曲線方程的斜率a和截距b值；(3)計算出所用鑽具的自由伸長量ΔL；(4)將上述數據匯入數據採集程序，鑽進中任何情況下的準確計算井深H＝L+ΔL+(b+(K-K1))(2)式中H井深，米L鑽具總丈量長度，米ΔL 鑽具的自由伸長量，米b圖1的初始方入，米K鑽進時任一點的方入，米K1 對應K相同鑽壓的校正方入，米標定曲線僅是一個特定井深的曲線，各不同井深的曲線相互平行，即具有相同的斜率a值，不同的b值，式(2)中(K-K1)表示與標定井深相比的進尺。在這種情況下僅將進尺(K-K1)值加上b值而成為新的b值，可以每單根或每提起一次在計算機內自動進行一次。可見，″噸位井深″與實際井深不是一回事，前者指轉盤以下鑽具的總長度加上方入值，而後者則是井眼的實際深度。僅當鑽頭接觸井底但鑽壓為零時，″噸位井深″才等於實際井深。也就是說K與b的關係意味著工作狀態。
K-b＞0以一定的鑽壓鑽進；K-b＝0鑽頭接觸井底，但鑽壓為零；K-b＜0鑽頭提離井底。之所以將此方法稱為「井深標定法」，就是因為存在″噸位井深″與實際井深這兩個值，而實際井深的計算又必須先對鑽壓—方入曲線的a，b值進行標定。4.標定井深的條件在連續的鑽井作業中如果井深變化較小，鑽具沒有改變，鑽井參數基本一致，可使用相同的標定數據，在下列情況下必須重新標定(1)改變鑽具結構(包括鑽頭型號)；(2)井深變化幅度較大，對鑽具的自由伸長量有影響；(3)鑽井參數有較大調整，超出標定範圍；(4)泥漿的密度，粘度等主要參數有較大改變；(5)經過特殊作業；(6)錄井更換或重新標定傳感器等。
權利要求
1.一種用於石油天然氣和地質鑽井領域的精確確定鑽井井深的錄井方法。其特徵在於在計算鑽井井深時，同時考慮鑽具的彈性伸長和承受鑽壓時的相對縮短，通過對鑽壓和方入的關係進行標定。
2.根據權利要求1所述的鑽壓和方入的標定方法，其特徵在於司鑽將提離井底的鑽具慢慢下放接觸井底，並逐漸地分級加壓，在這個過程中採集至少三個以上點的鑽壓值和對應的方入數據，繪出鑽壓—方入曲線，計算曲線的斜率a和截距b值，將上述數據匯入數據採集程序作為標定數據。
3.根據權利要求2所述的標定數據，判斷鑽頭工作狀態，並在鑽井過程中根據鑽井工況和井深的變化進行更新。
全文摘要
本發明是一種用於石油天然氣和地質鑽井「井深」參數的錄井方法,在鑽井過程中的各種工況下,都能準確地記錄「井深」和確定工作狀態。該方法考慮了鑽具的彈性伸長和縮短,確定了「噸位井深」的概念,通過鑽具實際拉伸試驗確定標定數據,再進行計算。標定過程簡單,通過錄井設備自動採集並整理數據,也可手工完成。
文檔編號E21B47/04GK1197881SQ97104079
公開日1998年11月4日 申請日期1997年4月25日 優先權日1997年4月25日
發明者張雲 申請人:張雲