申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2023-10-10

公开（公告）日：2024-01-09

公开（公告）号：CN117034665B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;E21B43/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.09#授权;2023.11.28#实质审查的生效;2023.11.10#公开

摘要：本发明属于油气钻井领域，具体涉及一种基于钻井施工预演的井身结构设计方法，本发明的方法通过在钻前预演钻井施工过程中不同工况下的井筒压力，精细化预测裸眼井段不同深度处的井筒压力变化情况，用“井筒压力矩阵”替代“静态钻井液密度+各种经验性系数”，弥补了现有方法和技术仅关注“安全压力窗口”上下限中地层压力的预测精度、而忽略实际钻井过程中井筒压力状况的问题，可显著提高深层钻井井身结构优化设计的科学性及可靠性，从钻前设计层面最大限度降低钻井工程方案的潜在风险。对于深层复杂地层钻井，可科学拓宽安全设计窗口，有利于提高井身结构方案对深部地层潜在风险的应对能力，甚至减少套管层次。

主权项：1.一种基于钻井施工预演的井身结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定地质必封点和表层套管下入深度；S2、初步安全钻井液密度窗口构建：首先根据预测的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力以及地层破裂压力当量密度安全允许值Sf、井涌允量Sk、压差卡钻临界值Δpn、钻井液密度附加值Δρ，初步确定安全钻井液密度窗口，得到井深h处的初步安全钻井液密度窗口的上、下限分别计为ρ下h、ρ上h；其中，钻井液密度附加值Δρ取最小值0.05gcm3，而抽汲压力当量密度Sb和激动压力当量密度Sg均取0；S3、确定井深h处的设计钻井液密度：依据起钻工况下井筒压力不低于安全钻井液密度窗口下限来确定设计钻井液密度，确定安全钻井液密度下限ρ1，h，以替换步骤S2确认的井深h处的初步安全钻井液密度窗口的下限ρ下h，得到最终的安全钻井液密度窗口；S4、基于钻前施工预演的ECD矩阵计算技术套管的下入深度：从步骤S3确定的安全钻井液密度窗口中选取各井段的钻井液密度，依次计算全井段各开次不同工况下的裸眼环空ECD，对各开次裸眼环空ECD进行横向取最值，从而得到全井段裸眼环空ECD最大值矩阵与全井段裸眼环空ECD最小值矩阵，即得出钻井施工中各深度所产生的实时最小ECD值和最大ECD值；将上述ECD矩阵与步骤S2确认的初步安全钻井液密度窗口的上、下限进行比较，判断井深h处所取钻井液密度是否合理，若不合理，则对各井段钻井液密度进行修改后对不同工况的井筒ECD剖面重新计算，直到ECD矩阵位于步骤S2确认的初步安全钻井液密度窗口内；由于相同井段的上部实际钻井液密度会随着下部实际钻井液密度的变化而变化，随着钻井深度的增加，从步骤S3确定的安全钻井液密度窗口中选取最深钻井深度对应的实际钻井液密度，使最深钻井深度所对应的各工况ECD值位于ECD矩阵内，同时保证相同井段其他各深度所对应的ECD值同样位于ECD矩阵内；直至进一步增加钻井深度，无法从步骤S3确定的安全钻井液密度窗口中选取出最深钻井深度对应的实际钻井液密度以保证相同井段各深度的ECD值同时位于ECD矩阵内时，则说明该井段达到了最大下深深度，将最后满足相同井段各深度的ECD值同时位于ECD矩阵内的深度值作为技术套管下入最大深度D；步骤S3中求取安全钻井液密度下限ρ1，h的具体方法为：以Δρn作为步长，利用现有软件计算起钻工况下的井筒压力当量密度ρqz，h，直到ρqz，h=ρ0，h为止，上述ρ0，h为安全钻井液密度窗口中h处的安全地层孔隙压力；则ρ0，h+nΔρ为最终确定的静态钻井液密度ρ1，h，上述n为上述计算的步数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 一种基于钻井施工预演的井身结构设计方法

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