一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，包括：根據(jù)地面測量儀表結(jié)合水力學(xué)模型，模型實(shí)時(shí)得出井底壓力的計(jì)算值；由井底壓力隨鉆測量儀器得到井底壓力的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)；對(duì)地面實(shí)時(shí)測量得到井底壓力的計(jì)算值與井下測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，修正地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型；利用修正后的地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型結(jié)合地面測量進(jìn)行井底壓力的實(shí)時(shí)跟蹤，并與井底壓力隨鉆測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)?。本發(fā)明參數(shù)容易測得；采用多項(xiàng)式擬合的方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別壓力測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，有效預(yù)知井壁坍塌及破裂等風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)井底壓力的控制，可以及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)，保障安全生產(chǎn)。
【專利說明】
一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鉆井施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 井底壓力又稱環(huán)空壓力，井底環(huán)空壓力與地層壓力的平衡關(guān)系是影響鉆井作業(yè)安 全的重要因素，因此實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量井底壓力尤為重要。目前測量井底壓力的方法主要有 兩種，一種是利用地面測量的參數(shù)，通過經(jīng)驗(yàn)公式求得，其缺點(diǎn)是由于井下工況比較復(fù)雜， 其計(jì)算結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確。另一種是利用井底壓力隨鉆測量儀器實(shí)現(xiàn)對(duì)井底壓力的實(shí)時(shí)測 量，給予鉆井作業(yè)者提供井下復(fù)雜情況的及時(shí)預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)快速、高效、安全鉆井作業(yè)的 目的，同時(shí)降低鉆井作業(yè)成本及鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 但是井底壓力隨鉆測量技術(shù)同時(shí)會(huì)存在不足之處，在某些惡劣環(huán)境下（例如高溫 高壓），井底壓力隨鉆設(shè)備并不能正常工作，其上返的井底壓力測量值可能與井底壓力真實(shí) 值有很大的偏差，導(dǎo)致無法從井底壓力上及時(shí)準(zhǔn)確的反映井下可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此必須 對(duì)其上返數(shù)據(jù)的真?zhèn)芜M(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，目前還只能通過人工來判斷其上返數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，?duì)現(xiàn) 場的施工人員提出了很高的要求，實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)的判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，難度極大，目前沒有上 返數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚淖詣?dòng)識(shí)別的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，旨在解決目前 井底壓力隨鉆測量通過人工來判斷其上返數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，?duì)現(xiàn)場的施工人員要求很高，難度 極大的問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，對(duì)井底壓力隨 鉆測量儀器上返到地面的數(shù)據(jù)，結(jié)合水力學(xué)模型得到的井底壓力計(jì)算值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合法 處理，建立井底壓力修正模型，實(shí)現(xiàn)井底壓力隨鉆測量數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚淖詣?dòng)判斷所述井底壓力 隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法包括以下步驟：
[0006] 步驟一，根據(jù)地面測量儀表結(jié)合水力學(xué)模型在下入儀器之前，對(duì)井底環(huán)空壓力要 初步的推算，這里使用的是根據(jù)范寧-達(dá)西公式：
[0007]
推導(dǎo)計(jì)算的得循環(huán)壓耗計(jì)算模型：
[0009] 式中P1-一循環(huán)壓耗(Pa);
[0010] d--管內(nèi)徑(m);
[0011] Dp--管外徑(m);
[0012] D--井眼直徑(m);
[0013] P一一泥漿密度(kg/m3);
[0014] L一一管路長度(m);
[0015] f一一范寧水力摩阻系數(shù)；
[0016] V一一泥漿在管路的平均流速，m/s。
[0017] 用這個(gè)公式可以對(duì)環(huán)空壓力進(jìn)行一個(gè)大概的估算，但是由于現(xiàn)場工況很復(fù)雜，為 了精確地得到環(huán)空壓力數(shù)據(jù)，必須要下入環(huán)空壓力隨鉆測量儀器來實(shí)時(shí)測量。
[0018] 步驟二，由井底壓力隨鉆測量儀器得到井底壓力的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)；
[0019] 步驟三，對(duì)地面實(shí)時(shí)測量得到井底壓力的計(jì)算值與井下測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式 擬合，修正地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型；
[0020] 步驟四，利用修正后的地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型結(jié)合地面測量進(jìn)行井底壓 力的實(shí)時(shí)跟蹤，并與井底壓力隨鉆測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測 量數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?br>[0021] 進(jìn)一步，所述步驟二具的水力學(xué)模型：
[0022] 井底壓力為Pa，影響Pa的參數(shù)有:鉆桿內(nèi)摩擦系數(shù)Fa，鉆桿內(nèi)平均流速V a，鉆井液密 度P，井深L，井筒內(nèi)徑D2，鉆柱外徑Di，在這些參數(shù)中，摩擦系數(shù)Fa，井深L，井筒內(nèi)徑D 2，鉆柱 外徑〇:在現(xiàn)場直接讀出，而鉆桿內(nèi)平均流速Va，鉆井液密度P需要在現(xiàn)場實(shí)時(shí)測量。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟四中自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)伟ǎ?br>[0024]
將井底壓力估計(jì)值，以及歷史測量值整理，共修正η個(gè)數(shù) 據(jù)，確定擬合次數(shù)k，將要修正的歷史數(shù)據(jù)(u，pai)代入，列表計(jì)算得線性方程組：
[0026] 該線性方程組為正定矩陣，因此存在唯一解，求出a^a^as. . . .ak;
[0028] 式中Pa為井底壓力，L為井深。
[0029] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法的裝 置，所述裝置具體包括：
[0030] 密度傳感器裝在泥漿池，密度傳感器是電流型的傳感器，采用微差壓技術(shù)測量石 油鉆井泥漿密度的變化。
[0031] 栗沖傳感器采用鉆井用泥漿栗為往復(fù)式泥漿栗，可用固定支架安裝在泥漿栗的傳 動(dòng)軸的端面處。
[0032] 本發(fā)明提供的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，所涉及到的參數(shù)，在控壓鉆 井實(shí)際施工時(shí)比較容易測得，只需測得鉆井液粘度，鉆井液密度，栗排量，以及現(xiàn)場的井筒， 與鉆柱的尺寸參數(shù)便可以通過水力學(xué)模型計(jì)算出當(dāng)前的井底壓力，然后采用多項(xiàng)式擬合的 方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別壓力測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，可以通過此方法改善了以前人工判斷數(shù)據(jù)真?zhèn)尾?夠及時(shí)等缺陷，從而精確地的得到當(dāng)前井底壓力，尤其是對(duì)深井作業(yè)遇到的窄密度窗口問 題，可以有效預(yù)知井壁坍塌及破裂等風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)井底壓力的控制，可以及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)，保 障安全生產(chǎn)。此外得到精確的壓力趨勢(shì)曲線，對(duì)鄰井的鉆井設(shè)計(jì)也有很大的幫助。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法流程圖。
[0034] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別裝置安裝示意圖。 [0036]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的壓力修正效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0039] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法包括以下步驟：
[0040] S101:根據(jù)地面測量儀表結(jié)合水力學(xué)模型，模型實(shí)時(shí)得出井底壓力的計(jì)算值；
[0041 ] S102:由井底壓力隨鉆測量儀器得到井底壓力的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)；
[0042] S103:對(duì)地面實(shí)時(shí)測量得到井底壓力的計(jì)算值與井下測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬 合，修正地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型；
[0043] S104:利用修正后的地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型結(jié)合地面測量進(jìn)行井底壓力 的實(shí)時(shí)跟蹤，并與井底壓力隨鉆測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測量 數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?br>[0044] 其中對(duì)于步驟S102中的水力學(xué)模型：
[0045]井底壓力為Pa，影響Pa的參數(shù)有:鉆桿內(nèi)摩擦系數(shù)Fa，鉆桿內(nèi)平均流速V a，鉆井液密 度P，井深L，井筒內(nèi)徑D2，鉆柱外徑Di，在這些參數(shù)中，摩擦系數(shù)Fa，井深L，井筒內(nèi)徑D 2，鉆柱 外徑〇請(qǐng)卩可以在現(xiàn)場直接讀出，而鉆桿內(nèi)平均流速Va，鉆井液密度P需要在現(xiàn)場實(shí)時(shí)測量。 [0046]在步驟S104中，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別壓力測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，在通過水力學(xué)模型得到 井底壓力的計(jì)算值后，結(jié)合井底壓力隨鉆測量儀器的測量數(shù)據(jù)采用多項(xiàng)式擬合法，實(shí)現(xiàn)井 底壓力測量數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚淖詣?dòng)識(shí)別。
[0047]
井底壓力估計(jì)值，以及歷史測量值整理，假設(shè)共修正η個(gè) 數(shù)據(jù)，確定擬合次數(shù)k，將要修正的歷史數(shù)據(jù)(u，pai)代入，列表計(jì)算可得線性方程組：
[0049] 該線性方程組為正定矩陣，因此存在唯一解。求出&〇，犯，&2· · · .ak。
[0051 ]式中pa為井底壓力，l為井深。
[0052]自動(dòng)識(shí)別的實(shí)時(shí)方法是利用修正后的地面測量實(shí)時(shí)估算井底壓力模型結(jié)合地面 測量進(jìn)行井底壓力的實(shí)時(shí)跟蹤，如果接下來的測量值與擬合值相差過大，則認(rèn)為其測量不 準(zhǔn)確，將其篩掉。
[0053]本發(fā)明所需參數(shù)的地面測量方案，裝置安放示意圖見圖2。
[0054]密度傳感器裝在泥漿池，密度傳感器是電流型的傳感器，采用微差壓技術(shù)測量石 油鉆井泥漿密度的變化。
[0055] 栗沖傳感器采用鉆井用泥漿栗為往復(fù)式泥漿栗，可用固定支架安裝在泥漿栗的傳 動(dòng)軸的端面處。
[0056] D2井筒內(nèi)徑，Di鉆柱外徑等鉆具尺寸以及鉆井泥漿粘度參數(shù)參數(shù)由現(xiàn)場情況給出。 [0057]密度傳感器裝在泥漿池，密度傳感器是電流型的傳感器，采用微差壓技術(shù)測量石 油鉆井泥漿密度的變化。
[0058]栗沖傳感器采用鉆井用泥漿栗為往復(fù)式泥漿栗，可用固定支架安裝在泥漿栗的傳 動(dòng)軸的端面處。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，其特征在于，所述井底壓力隨鉆測量真 偽實(shí)時(shí)識(shí)別方法對(duì)井底壓力隨鉆測量儀器上返到地面的數(shù)據(jù)，結(jié)合水力學(xué)模型得到的井底 壓力計(jì)算值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合法處理，建立井底壓力修正模型，實(shí)現(xiàn)井底壓力隨鉆測量數(shù)據(jù) 真?zhèn)蔚淖詣?dòng)判斷。2. 如權(quán)利要求1所述的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，其特征在于，所述井底壓 力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法包括以下步驟： 步驟一，根據(jù)地面測量儀表結(jié)合水力學(xué)模型，對(duì)井底環(huán)空壓力要初步的推算，使用的是 根據(jù)范寧-達(dá)西公式：推導(dǎo)計(jì)算的得循環(huán)壓耗計(jì)算模型： 式中pi--循環(huán)壓耗Pa;d--管內(nèi)徑m; DP--管外徑m; D一一井眼直徑m; P一一泥漿密度kg/m3; L--管路長度m; f一一范寧水力摩阻系數(shù)； V一一泥漿在管路的平均流速，m/s; 對(duì)環(huán)空壓力進(jìn)行估算，模型實(shí)時(shí)得出井底壓力的計(jì)算值； 步驟二，由井底壓力隨鉆測量儀器得到井底壓力的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)； 步驟三，對(duì)地面實(shí)時(shí)測量得到井底壓力的計(jì)算值與井下測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬 合，修正地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型； 步驟四，利用修正后的地面測量實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力模型結(jié)合地面測量進(jìn)行井底壓力的 實(shí)時(shí)跟蹤，并與井底壓力隨鉆測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測量數(shù) 據(jù)的真?zhèn)巍?. 如權(quán)利要求2所述的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟二 具的水力學(xué)模型： 井底壓力為Pa，影響Pa的參數(shù)有:鉆桿內(nèi)摩擦系數(shù)Fa，鉆桿內(nèi)平均流速V a，鉆井液密度P， 井深L，井筒內(nèi)徑D2,鉆柱外徑Di，摩擦系數(shù)?3，井深L，井筒內(nèi)徑D2,鉆柱外徑Di在現(xiàn)場直接讀 出，而鉆桿內(nèi)平均流速V a，鉆井液密度P需要在現(xiàn)場實(shí)時(shí)測量。4. 如權(quán)利要求2所述的井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟四 中自動(dòng)判斷井底壓力隨鉆測量數(shù)據(jù)的真?zhèn)伟ǎ簩⒕讐毫烙?jì)值，以及歷史測量值整理，共修正η個(gè)數(shù)據(jù)，確 定擬合次數(shù)k，將要修正的歷史數(shù)據(jù)(U，Pai)代入，列表計(jì)算得線性方程組：該線性方程組為正定矩陣，因此存在唯一解，求出a^a^as. . . .ak;式中Pa為井底壓力，L為井深。5. -種如權(quán)利要求1所述井底壓力隨鉆測量真?zhèn)螌?shí)時(shí)識(shí)別方法的裝置，其特征在于，所 述裝置具體包括： 密度傳感器裝在泥漿池，密度傳感器是電流型的傳感器，采用微差壓技術(shù)測量石油鉆 井泥漿密度的變化； 栗沖傳感器采用鉆井用泥漿栗為往復(fù)式泥漿栗，可用固定支架安裝在泥漿栗的傳動(dòng)軸 的端面處。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK105927208SQ201610270720
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】梁海波, 楊明崳, 郭智勇, 張禾, 萬永勝, 鄧中強(qiáng), 孫語岐, 鄒佳玲, 張弓, 王智, 徐少楓, 李國亮, 譚蕓
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)