海底钻井的钻井液选择方法和其在钻井深度计算中的用途技术

本发明专利技术涉及海底钻井的钻井液选择方法和其在钻井深度计算中的用途。在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同。该方法包括以下步骤，步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域Hcs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在下层钻井预定深度H的范围内预用的钻井液的密度ρH得到预定深度H处的压强P3与密度ρH的关系，步骤二：由压强P3大于预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于预定深度H处的地层破裂压强P5，得到密度ρH的范围；步骤三：在密度ρH的范围内选择该使用的钻井液。根据本发明专利技术的方法，并不需要将海底井口处的压力保持为不变，大大扩大了钻井液的密度选择范围。

Drilling fluid selection method for subsea drilling and its use in drilling depth calculation

The invention relates to a drilling fluid selection method for submarine drilling and its use in drilling depth calculation. During drilling, the equivalent drilling fluid density in the adjacent drilling depth areas is different. The method comprises the following steps: a step in the process of drilling, drilling depth based on the upper region of Hcs downstream end of constant pressure P1, adjacent to the lower H and lower in the predetermined depth of drilling drilling a predetermined depth in the range of H with the pre drilling fluid density H predetermined depth at H pressure and P3 the density of H, step two: pressure greater than the formation pore pressure by P3 P4 H at a predetermined depth and less than a predetermined depth at H formation fracture pressure P5, get the range of density H; step three: select the drilling fluid used in the range of density in H. According to the method of the invention, the pressure at the bottom of the sea bottom is not required to be kept unchanged, and the selection range of the density of the drilling fluid is greatly enlarged.

【技术实现步骤摘要】
海底钻井的钻井液选择方法和其在钻井深度计算中的用途
本专利技术涉及石油钻井领域，特别涉及一种用于海底钻井的钻井液选择方法。本专利技术还涉及这种方法在钻井深度计算中的用途。
技术介绍
在深水及超深水钻井中，由于海水段缺失上覆岩层压力，使得地层破裂压力低，导致钻井液的安全密度范围非常窄。为了适应这种钻井环境，目前通常使用双梯度钻井方法。在这种双梯度钻井方法中，通常会采取措施来降低海底井口位置处的环空压力，使之等于或接近于相同深度处的海水静液柱压力(即海底井口位置处的当量钻井液密度等于海水密度)，从而使得井筒环空中的压力变化曲线能够更好的适应于深水地层安全压力范围的变化趋势。然而，在上述方法中，海底井口处的压力(或压强)保持为不变，这导致在钻井液的密度选择方面仍受到较大的限制。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种用于海底钻井的钻井液选择方法。根据本专利技术的方法，将与该层相邻的上层钻井深度区域的下游末端处的压力保持不变，无需将海底井口处的压力保持为不变，大大扩大了钻井液的密度选择范围。本专利技术还涉及这种钻井液选择方法在钻井深度计算中的用途。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于海底钻井的钻井液选择方法。在该方法中，在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同，该方法包括以下步骤。步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域Hcs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在下层钻井预定深度H的范围内预使用的钻井液的密度ρH得到预定深度H处的压强P3与密度ρH的关系；步骤二：由压强P3大于预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于预定深度H处的地层破裂压强P5，得到密度ρH的范围；步骤三：在密度ρH的范围内选择预使用的钻井液。根据本专利技术的方法，在计算预定深度H处所需使用的钻井液的密度ρH时，使用了与该层相邻的上层钻井深度区域的下游末端处恒定的压强作为参考基准，而非海底井口处的压强为参考基准。随着钻进深度逐渐加深，不同预定深度的参考基准也是逐渐移动到地层深处。由此，根据本专利技术的方法计算得到的预定深度处的压强P3能够更加准确地反映该预定深度区域的压强环境，根据本专利技术的方法得到钻井液的密度ρH的范围也自然更加适用于该预定深度区域。实际上，根据本专利技术的方法得到的钻井液的密度ρH的范围大于根据现有技术的方法得到的钻井液的密度的范围。由此，在钻井过程中，施工人员能够在更大的安全范围内选择钻井液，这能够极大地降低钻井成本。在一个实施例中，在上层钻井深度区域Hcs内安装有套管，压强P1对应于套管下游末端处的压强。通常，在钻井过程中，只有在完成一定深度区域的钻进并且在该深度区域安装套管和套管鞋之后，才会对下一层深度区域进行钻进，同时钻井液也会相应地更换，因此选择上层钻井深度区域内的套管的下游末端处的压强作为P1更加方便。在一个实施例中，在步骤一中，压强P3与密度ρH的关系由下式来表示：P3＝P1+ρHg(H-Hcs)。在一个实施例中，密度ρH的范围表示为：其中，g为重力加速度，对于该预定深度H，压强P4和压强P5为已知量。在一个具体的实施例中，地层孔隙压强P4和地层破裂压强P5可通过在钻井前的测井或地震测试而获得。测井、地震测试是本领域常见的测试方法，为简单起见，这里不再赘述。在一个实施例中，Hcs和H均以海平面为参考，在深度Hcs范围内的当量钻井液密度ρecs为定值，压强P1由下式来表示：P1＝ρecsgHcs。在一个优选的实施例中，在深度Hcs范围内存在有密度不同的至少两种钻井液。在钻井过程中，通过更换该至少两种钻井液而将该深度区域Hcs范围内的当量钻井液密度ρecs保持为定值。在一个实施例中，在深度区域Hcs范围内的钻井液保持不变，以使得当量钻井液密度ρecs保持为定值。实际上，在这种情况下，当量钻井液密度ρecs就是钻井液的真实密度。在一个实施例中，在深度区域Hcs范围内的存在有第一密度的第一钻井液，在准备使用密度大于所述第一密度的第二钻井液来进行与深度区域Hcs的相邻下层进行钻井时，需要将第一钻井液全部更换为第二钻井液，通过在深度区域Hcs的下游末端处抽走第二钻井液，而使当量钻井液密度ρecs保持为定值。例如，可以在上层钻井深度区域Hcs的下游末端处设置海底泵。当钻井液被海底泵从深度区域Hcs的下游末端处抽取时，实际上钻井液产生的压强(或压力)部分地转变成使得钻井液流动的动能，由此使得在上层钻井深度区域Hcs的下游末端处的实际压强小于由Hcs高度的第二钻井液液柱产生的静态压强。这样，尽管第二钻井液的密度大于第一钻井液的密度，但是通过调节海底泵的泵送流量，仍可以保证在第二钻井液情况下的P1与在第一钻井液情况下的P1为相等，由此第二钻井液情况下的当量钻井液密度也与在第一钻井液情况下的当量钻井液密度相等。简而言之，在更换了钻井液后，P1为恒定，并且当量钻井液密度ρecs也为定值。在一个实施例中，压强P4由下式来表示：P4＝ρpHgH，压强P5由下式来表示：P5＝ρfHgH,其中，ρpH为对应于压强P4的当量钻井液密度，ρfH为对应于压强P5的当量钻井液密度，对于预定深度H，ρpH和ρfH为已知量，由此，根据本专利技术的第二方面，提出了根据上文所述的用于海底钻井的钻井液选择方法在钻井深度计算中的用途。由于根据本专利技术的用于海底钻井的钻井液选择方法得到钻井液的密度ρH的范围更加适用于该预定深度区域，因此使用该方法计算得到的钻井液密度能实现更大的钻井深度。在本申请中，用语“当量钻井液密度”和“当量密度”均是指用该位置处的实际压强值除以重力加速度和该位置距海平面的高度而得到的数值。这些用语的含义和计算方法也是本领域的普通技术人员所熟知的。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：根据本专利技术的用于海底钻井的钻井液选择方法能够获得更大的钻井液的密度ρH的范围，由此施工人员能够在更大的安全范围内选择钻井液，这能够极大地提高钻井安全性，降低钻井成本。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1显示了根据本专利技术的用于海底钻井的钻井液密度选择方法的实施步骤；图2示意性地显示了根据本专利技术的优选的实施例中的用于海底钻井的钻井液选择方法的原理；图3以图像形式显示了根据本专利技术的方法得到的钻井液的密度范围与根据现有技术的方法得到的钻井液的密度范围；以及图4是显示了根据本专利技术的方法获得的钻井液的密度范围来计算钻井深度的示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1示意性地显示了实施根据本专利技术的用于海底钻井的钻井液选择方法的步骤。在钻井过程中，为了适应不断加深的钻井深度产生的不断变化的压力环境，通常对于相邻的钻井深度区域而言，当量钻井液密度不同。例如，通常而言，上层钻井深度的当量钻井液密度较小，而下层钻井深度的当量钻井液密度较大。步骤1：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域Hcs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在下层钻井预定深度H的范围内预使用的钻井液的密度ρH得到预定深度H处的压强P3与密度ρH的关系。Hcs和H都可以海平面11为参考。通常，每钻完一定的深度区域，就在该深度内安装套管12。然后更换钻井液进行下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海底钻井的钻井液选择方法，在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同，所述方法包括以下步骤，步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域Hcs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在所述下层钻井预定深度H的范围内预使用的钻井液的密度ρH得到所述预定深度H处的压强P3与所述密度ρH的关系，步骤二：由所述压强P3大于所述预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于所述预定深度H处的地层破裂压强P5得到所述密度ρH的范围；步骤三：在所述密度ρH的范围内选择所述预使用的钻井液。

【技术特征摘要】
1.一种用于海底钻井的钻井液选择方法，在钻井过程中，相邻的钻井深度区域的当量钻井液密度不同，所述方法包括以下步骤，步骤一：在钻井过程中，基于上层钻井深度区域Hcs的下游末端处恒定的压强P1、相邻的下层钻井预定深度H和在所述下层钻井预定深度H的范围内预使用的钻井液的密度ρH得到所述预定深度H处的压强P3与所述密度ρH的关系，步骤二：由所述压强P3大于所述预定深度H处的地层孔隙压强P4并且小于所述预定深度H处的地层破裂压强P5得到所述密度ρH的范围；步骤三：在所述密度ρH的范围内选择所述预使用的钻井液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述压强P3与所述密度ρH的关系由下式来表示：P3＝P1+ρHg(H-Hcs)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述密度ρH的范围表示为：其中，g为重力加速度，对于所述预定深度H，所述压强P4和压强P5为已知量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Hcs和H均以海平面为参考，在所述深度Hcs范围内的当量钻井液密度ρecs为定值，所述压强P1由下式来表示：P1＝ρecsgHcs。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述深度区域Hcs范围内存在有密度不同的至少两种钻井液，其中，在钻井过程中，通过更换所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，柯珂，王磊，张进双，王果，孙连忠，郭瑞昌，孙连环，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11