一种气井压回法压井时机的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种气井压回法压井时机的确定方法，包括以下步骤：通过地质录井和邻井资料收集地层岩石和流体物性参数；通过收集的数据，由公式绘制气井的IPR曲线；绘制井筒气体产量和井底压力关系的OPR曲线；在同一坐标系绘制IPR曲线和OPR曲线；计算允许最大关井时间；计算关井后某时刻开始压井的井口压力函数；求取井口最大压力；判断压井开始的最晚时间。该方法适于气井井喷无法循环压井，采用压回法进行压井的情况，能计算关井后使用压回法成功压井的最晚压井时间，从而消除压井过程中产生的井口压力超出最大许用井口压力的风险，为压井的成功提供理论指导。该方法计算过程不复杂，操作工艺较简单，适合现场使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻遇气层井喷或无法循环压井时采用压回法时的压井时机判断方法，属于石油钻井井控

技术介绍
随着国民经济的快速增长，我国对石油天然气能源的需求和依赖与日俱增。目前东部油田已经进入开发后期，油井含水量高，原油产量较难有大的突破，未来中西部油田将成为钻探开发的重点。由于西部油田地层压力高，且天然气资源丰富，在钻井过程中极易出现井涌、溢流甚至发生井喷的情况。常规的司钻法和工程师法等常规压井方法能即使处理侵入井内气体，保证钻井安全。但在一些特殊情况下，常规压井方法无法使用，如：井内侵入气体过大，井口无法处理受污染钻井液；井内侵入毒性气体(如H2S)，无法循环出井口；钻头水眼堵塞，钻井液无法循环；钻具刺漏或断落，钻井液无法循环到井底，等。以上情况如果井口能够关井，则可考虑直接从井口泵入压井液，将侵入井筒流体直接压回地层，即压回法压井，是可以解决常规压井无法实施的有效方法。压回法主要用在井口承压能力大，能够关井；套管下深大，压井过程中地层压漏风险小；以及地层渗透率高等工况下。如果气体侵入地层时井内无液相钻井液，关井后由于静气柱压力很小，井口会达到很高的关井压力，井口风险会增大。目前使用的压回法都是关井后等到压力稳定后再实施压井，这就使得部分井口承压能力较低的井，无法完成压井。而如果关井后直接泵入压井液，则可及早建立井内静液柱压力，降低关井的井口压力，从而可以完成压井作业。目前还没有此种情况压回法压井时机选择的方法，因此也是压井法的一个难点。
技术实现思路
为解决钻遇高压气层时压回法存在的问题，本专利技术提出一种特别适用于钻遇气层而井内无钻井液时的气井压回法压井时机选择方法，结合井底压力和井口压力等关键参数的理论计算，可选择压井开始的时机，从而降低压井过程中井口压力过高的风险，为成功压井提供保障。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案包括如下步骤：(1)通过地质录井数据及邻井资料收集地层和流体物性参数，包括地层压力、岩石孔隙度、渗透率、产层厚度、气体密度、气体粘度、井眼尺寸和地层压力边界；(2)结合地质参数和气体物性参数，绘制气体流入井内的IPR曲线；(3)通过井眼集合尺寸、气体密度、气体粘度、地温梯度参数，绘制井筒气体产量与井底流压的关系曲线OPR；(4)在同一坐标系中，绘制此井的IPR曲线和OPR曲线，二者的交点可确定气井在敞喷状态下的井底流压和气体产量；(5)通过压井过程中井口最大承压能力的约束条件，计算允许的最长关井时间T；(6)在T时间内取时刻j，计算关井后j时刻开始压井时产生的井口压力函数；(7)通过对j时刻开始压井时井口压力函数求导，得到井口产生最大压力的时刻，并代入函数求出井口的最大压力；(8)判断是否达到压井最晚时机，如果达到，则j时刻即是最晚的压井时间；否则改变时刻j的数值，通过步骤(6)继续计算。上述方案进一步包括：步骤(2)绘制气井的IPR曲线的计算公式采用： p e 2 - p wf 2 = A q sc + B q sc 2 - - - ( 1 ) ]]> A = 0.4043 μ g Z R T R kh [ ln ( 0.472 r e r w + S ) ] - - - ( 2 ) ]]> B = 2.947 × 10 - 21 β γ g Z R T R h 2 ( 1 r w - 1 r e ) - - - ( 3 ) ]]>式中：pe为地层压力；pwf为井底流压；A、B分别为达西渗流系数和非达西渗流系数；qsc为气井在标况下的产量；S为表皮系数；k为地层渗透率；μg为气体粘度；TR为气藏温度；h为打开气层的厚度；rw、re分别为井径和压力边界；γg为气体相对密度；ZR为气体压缩因子；β为速度系数。步骤(3)具体为：通过已知的井眼集合尺寸、气体密度、气体粘度、地温梯度、井深参数，给定一个气体产量qsc1，通过方程(4)-(7)，自井口往井底以步长Δh计算出井底压力pwf1；同理给定qsc2，qsc3，…qscn，算出对应的井底流压pwf2，pwf3，…pwfn，通过数据点得到OPR曲线，计算公式采用： Δp Δh ρ g cos θ + ρ fv g 2 2 d - - - ( 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气井压回法压井时机的确定方法，包括如下步骤：(1)通过地质录井数据及邻井资料收集地层和流体物性参数，包括地层压力、岩石孔隙度、渗透率、产层厚度、气体密度、气体粘度、井眼尺寸和地层压力边界；(2)结合地质参数和气体物性参数，绘制气体流入井内的IPR曲线；(3)通过井眼集合尺寸、气体密度、气体粘度、地温梯度参数，绘制井筒气体产量与井底流压的关系曲线OPR；(4)在同一坐标系中，绘制此井的IPR曲线和OPR曲线，二者的交点可确定气井在敞喷状态下的井底流压和气体产量；(5)通过压井过程中井口最大承压能力的约束条件，计算允许的最长关井时间T；(6)在T时间内取时刻j，计算关井后j时刻开始压井时产生的井口压力函数；(7)通过对j时刻开始压井时井口压力函数求导，得到井口产生最大压力的时刻，并代入函数求出井口的最大压力；(8)判断是否达到压井最晚时机，如果达到，则j时刻即是最晚的压井时间；否则改变时刻j的数值，通过步骤(6)继续计算。

【技术特征摘要】
1.一种气井压回法压井时机的确定方法，包括如下步骤：
(1)通过地质录井数据及邻井资料收集地层和流体物性参数，包括地层压
力、岩石孔隙度、渗透率、产层厚度、气体密度、气体粘度、井眼尺寸和地层
压力边界；
(2)结合地质参数和气体物性参数，绘制气体流入井内的IPR曲线；
(3)通过井眼集合尺寸、气体密度、气体粘度、地温梯度参数，绘制井筒
气体产量与井底流压的关系曲线OPR；
(4)在同一坐标系中，绘制此井的IPR曲线和OPR曲线，二者的交点可
确定气井在敞喷状态下的井底流压和气体产量；
(5)通过压井过程中井口最大承压能力的约束条件，计算允许的最长关井
时间T；
(6)在T时间内取时刻j，计算关井后j时刻开始压井时产生的井口压力函
数；
(7)通过对j时刻开始压井时井口压力函数求导，得到井口产生最大压力
的时刻，并代入函数求出井口的最大压力；
(8)判断是否达到压井最晚时机，如果达到，则j时刻即是最晚的压井时
间；否则改变时刻j的数值，通过步骤(6)继续计算。
2.根据权利要求1所述的气井压回法压井时机的确定方法，其特征在于步
骤(2)绘制气井的IPR曲线的计算公式采用：
p e 2 - p wf 2 = A q sc + B q sc 2 - - - ( 1 ) ]]> A = 0.4043 μ g Z R T R kh [ ln ( 0.472 r e r w + S ) ] - - - ( 2 ) ]]> B = 2.947 × 10 - 21 β γ g Z R T R h 2 ( 1 r w - 1 r e ) - - - ( 3 ) ]]>式中：pe为地层压力；pwf为井底流压；A、B分别为达西渗流系数和非达
西渗流系数；qsc为气井在标况下的产量；S为表皮系数；k为地层渗透率；μg为气体粘度；TR为气藏温度；h为打开气层的厚度；rw、re分别为井径和压力边
界；γg为气体相对密度；ZR为气体压缩因子；β为速度系数。
3.根据权利要求2所述的气井压回法压井时机的确定方法，其特征在于步
骤(3)具体为：通过已知的井眼几何尺寸、气体密度、气体粘度、地温梯度、
井深参数，给定一个气体产量qsc1，通过方程(4)-(7)，自...

【专利技术属性】
技术研发人员：公培斌，李宗清，陈永明，王树江，朱焕刚，宋荣荣，曹强，康波，宋中文，李建新，于海叶，
申请(专利权)人：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：山东;37