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压井基本数据计算方法优化探讨

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:当钻井液性能或钻具组合发生较大变化时应补测。②使排量达到压井排量,保持套压等于关井套压。第三种方法是根据水利学公式计算,但误差较大。

压井基本数据计算方法优化探讨

1.判断溢流类型

溢流发生后,到底是何种溢流,我们在地面无法知道。因此,我们只有通过收集地面数据,即立管压力、套管压力和泥浆池的增量,通过计算首先判别溢流类型。

(1)首先计算溢流在环空中占据的高度

Hw=ΔV/Va

式中:Hw—溢流在环空中占据的高度m;

ΔV—钻井液增量m3

Va—溢流所在位置井眼单位环空容积m3/m。

(2)计算溢流物的密度

式中:ρw—溢流物的密度g/cm3

ρm—当前井内泥浆密度g/cm3

Pa—关井套压MPa;

Pd—关井立压MPa;

hw—溢流物在环空中占据的高度m。

如果ρw在0.12~0.36g/cm3则为天然气溢流;

如果ρw在0.36~1.07g/cm3则为油溢流或混合流体溢流;

如果ρw在1.07~1.20g/cm3则为盐水溢流。

2.计算地层压力Pp

Pp=Pd+ρmgH

式中:ρm—钻具内钻井液密度g/cm3

3.计算压井钻井液密度

ρk=ρm+Pd/gH

4.计算钻具内容积V1、环空容积V2、总容积V1+V2

V1=钻具内容积系数×钻具长度;V2=环空容积系数×井眼长度;

钻具内容积系数=钻杆内截面积×1m;环空容积系数=环空截面积×1m。

5.循环时间

Q—压井排量,L/s。

(1)总循环时间:

式中:T—循环时间min;

V—总体积(钻具内容积+环空内容积)m3

Q—压井排量L/s。

(2)正常钻井由井底到井口的迟到时间:

式中:T—钻井液由井底到井口的迟到时间min;

V—环形空间的体积m3

Q—压井排量L/s。

(3)总循环的时间(包括地面设备)

式中:T—总循环时间min;

V—总体积(地面设备+钻具内+环空)m3

Q—压井排量L/s。

(4)地面到钻头时间

式中:V—钻具内的体积m3

Q—压井排量L/s;

T—地面到钻头时间min。

(5)钻头到套管鞋的时间(www.xing528.com)

式中:V—钻头到套管鞋处环空的体积m3

Q—压井排量L/s;

T—钻头到套管鞋的时间min。

6.初始循环压力

压井钻井液刚开始泵入钻柱时的立管压力称为初始循环压力。

PTi=Pd+Pci

式中:PTi—初始循环压力MPa;

Pd—关井立管压力MPa;

Pci—低泵速泵压,即压井排量下的泵压MPa。

Pci可用三种方法求得。

第一种方法:实测法。一般在即将钻开目的层时开始,每只钻头入井开始钻进前以及每日白班开始钻进前,要求井队用选定的压井排量循环,并记录下泵冲数、排量和循环压力,即低泵速泵压。当钻井液性能或钻具组合发生较大变化时应补测。

压井排量一般取钻进时排量的1/3~1/2。这是因为:

①正常循环压力加上关井立压可能超过泵的额定工作压力

②大排量高泵压所需的功率,也许要超过泵的输入功率;

③大量流体流经节流阀可能引起过高的套管压力,如果压井循环时,节流阀阻塞,可能导致地层破裂。

采用较低排量时,由于降低了泵等钻井设备负荷,也就提高了钻井设备在压井中的可靠性。在关井立压相当大时也能压井,不致泵压太高。同时,较低的循环速度,有利于加重时对钻井液密度的控制,并且在调节节流阀时,有较长的反应时间。

第二种方法:溢流发生后,用关井套压求初始循环总压力。

①缓慢开启节流阀并启动泵,控制套压等于关井套压。

②使排量达到压井排量,保持套压等于关井套压。

③此时的立管压力表读值近似于所求初始循环总压力。

值得注意的是,此法中保持套压不变的时间要短(<5min),以免压漏地层。其优点在于钻遇异常高压层前未记录压井排量下的循环压力,或者虽有记录,但变换了泵或更换了缸套等情况下可测定初始循环压力。

第三种方法是根据水利学公式计算,但误差较大。若已知钻进排量为Q时,泵压为Pc,压井排量为QL,根据循环系统压力损耗公式:

可求出压井排量下的循环压力PL

7.终了循环压力

压井钻井液到达钻头时的立管压力称为终了循环压力。

因为压井施工很难调节节流阀使立压刚好等于计算值,为保证压井成功,可考虑给理论计算结果附加一定数值,根据施工经验,一般可取1.5~3.5MPa。

8.钻井液加重

(1)配制一定量加重钻井液所需加重材料的计算:

式中:G—需要的加重材料重量t;

ρs—所用加重剂密度g/cm3

ρ1—加重后的钻井液密度g/cm3

ρ0—原钻井液密度g/cm3

V1—加重后钻井液体积m3

在这种情况下,需要的原浆体积为加重后钻井液体积(V1)减去所加入的加重剂体积。

(2)定量钻井液加重时所需加重材料的计算

式中:G—需要的加重材料重量t;

ρs—所用加重剂密度g/cm3

ρ1—加重后的钻井液密度g/cm3

ρ0—原钻井液密度g/cm3

V0—加重前的钻井液体积m3

在这种情况下,加重后的钻井液总体积为加重前的钻井液体积(V0)加上所加入的加重剂体积。

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