一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，包括如下步骤：S1、基于已钻井的井史数据及新井的相关资料，利用钻井分析软件对新井进行分析；S2、模拟分析某个钻井参数时，不同钻井液性能下的岩屑床厚度、钻井液当量循环密度的变化情况；S3、钻进过程中实时监测数据，记录的数据包括但不限于大钩载荷、岩屑回收比、扭矩、泵压、上提下放数据、ECD实测值；S4、基于S3的实际监测值判断井眼清洁状态，以维持钻井液强封堵性为前提，在钻井设备能力满足的条件下，调整钻井液的流变性，直至S3监测到的实际值符合清洁标准的状态；扩大了环空钻井液处于紊流状态的区域范围，降低了钻井液激动压力和循环当量密度，释放了机械钻速，提高作业效率。

A Control Method for Oil-based Drilling Fluid Well Cleaning in High Inclination Wells

【技术实现步骤摘要】
一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法
本专利技术涉及石油钻井工程
，特别是涉及一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法。
技术介绍
目前海上老油气田挖潜主要依靠已有生产设施实施大位移井开发距离平台较远的边际小油田，以实现对边际油气田的经济有效性开发。随着大位移井不断延伸，井眼穿越易坍塌井段的稳斜角越大、稳斜段长度就越长，维持井壁稳定和井眼清洁的难度也呈指数级增加。前期钻井作业过程中，普遍认为，在排量一定的情况下，为提高钻井液的黏度、切力及悬浮力，则需提高钻井液的稠度系数(K值)，为保证钻井液具有良好的剪切稀释性，则需降低的流性系数(n值)。然而根据雷诺数的计算方法知，雷诺数与速度呈正比、与流体的黏度呈反比，因此前期作业过程中，环空钻井液流态倾向于层流，相比于紊流状态，钻井液层流流动不利于携岩，尤其是当井斜较大时，环空钻井液层流流动的劣势就更加明显。针对于易坍塌地层，前期钻井作业过程中通过在油基钻井液中添加足量的适宜于地层的封堵剂及加重材料，形成高密度的强封堵型油基钻井液，基本上解决了井壁失稳的难题，但该油基钻井液体系中封堵剂浓度高、黏度高，相比于低黏切的油基钻井液，该类型钻井液在循环过程中，泥浆泵泵压偏高。随着井深的增加，循环压耗增加，泵压逐渐升高，采用高黏切的钻井液所产生的泵压更易达到泥浆泵压力限制的上限，为增加技术井段的中完深度，需降低钻井排量(从而降低泵压)，如此钻井液环空返速将降低，环空钻井液流态更倾向于层流流动，岩屑更易堆积，从而形成岩屑床，井眼清洁难度增加。随着井斜的增加，环空返速沿重力方向的分量逐渐减小，钻具偏心度增加，钻井液更易向井眼高边流动，从而井眼低边钻井液流速降低，岩屑加速沉降在环空下部，在井眼低边形成的岩屑床不动区范围加宽，随着钻井液黏度增加，钻井液不易达到紊流流动状态，携岩能力降低，井眼低边的岩屑床将进一步加宽，井眼清洁效果已不能满足作业需求；在前期的大斜度井钻井过程中，受岩屑床的影响，频繁出现起下钻阻卡、憋泵、憋扭矩，甚至井漏、卡钻等事故，严重影响大斜度井的钻井效率与井下安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，降低油基钻井液的流变性，优化水力设计，优选大尺寸钻具及钻井参数改变环空流态，在排量一定的情况下，增加环空钻井液达到紊流状态的区域范围，从而改善井眼清洁状况，增加中完深度。为了解决上述问题，本专利技术提供一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，所述方法包括如下步骤：S1、基于已钻井的井史数据及新井的相关资料，利用钻井分析软件对新井进行分析；S2、基于设备能力，拟分析某个钻井参数时，不同钻井液性能下的岩屑床厚度、钻井液当量循环密度的变化情况；S3、钻进过程中实时监测钻参，记录的数据包括但不限于大钩载荷、岩屑回收比、扭矩、泵压、上提下放数据、ECD实测值；S4、基于S3的实际监测值判断井眼清洁状态，以维持钻井液强封堵性为前提，调整钻井液的流变性，直至S3监测到的实际值符合清洁标准的状态。进一步地，所述步骤S1中，所述新井的数据包括但不限于新井的井眼轨迹、井身结构；所述井史数据包括不限于实施井的井眼轨迹、井身结构、地层承压能力；其分析因素为：a.井壁稳定，地层四压力其所允许的钻井液密度范围，地层四压力包括孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、破裂压力，所述钻井液密度范围钻井液体的密度要求下限为孔隙压力和坍塌压力的较大值，泥浆密度的上限为破裂压力和漏失压力的较小值，此上下限为安全钻井液密度窗口；b.钻进过程中的ECD大小，也需要控制在地层四压力所允许的当量密度范围内；c.井身结构；d.井眼轨迹；e.钻具组合；f.地层信息，如断层、砂泥岩分布。进一步地，所述步骤S1中，钻井分析软件为Landmark综合解释软件、Drillbench动态井控软件。进一步地，所述步骤S2中，所述钻井参数包括但不限于机械钻速、转速、排量、泵压、钻杆尺寸、钻具组合；所述钻井液性能包含但不限于油基钻井液的密度、流性系数(n值)，稠度系数(K值)，塑性黏度、屈服值。进一步地，所述调整钻井液流变性，以维持钻井液强封堵性为前提，在钻井平台设备能力满足的条件下，提高流性系数，降低稠度系数；其流性系数(n值)范围为0.65-0.85；稠度系数(K值)范围为0.15-0.45Pa.s^n；塑性黏度范围为15-60mPa.s；屈服值范围为5-13Pa。进一步地，所述步骤S3中，所述监测时间的间隔为1-4小时。进一步地，所述步骤S4中，判断是否符合清洁标准状态具体为：岩屑回收比在1.6-2.5之间；扭矩无增大；ECD遵循破岩钻进时逐渐增加，岩屑返出时逐渐降低的规律；摩阻系数小于0.2或更低。与现有技术相比，本专利技术的大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，通过低流变性油基钻井液增加了环空紊流区域，增加了钻井液携岩能力，释放机械钻速，提了高工作效率和井眼清洁度。本专利技术附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。附图说明图1是本专利技术实施例中井眼清洁的控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例中步骤S3关于大钩载荷与井深的摩阻系数图；图3是本专利技术实施例中步骤S3的摩阻扭矩图；图4是本专利技术实施例中步骤S3的ECD监测图；图5是本专利技术实施例中不同n、K值下呈紊流状态流动的角度分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，提供一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，该方法包括如下步骤：结合图1，步骤S1、收集并整理已钻井的井史数据，包括但不限于已钻井的钻井液性能、井身结构、地层承压数据、地层四压力数据、钻具组合的数据，然后根据即将实施井的井眼轨迹、井身结构数据，结合钻井设备的作业能力，输入钻井分析软件Landmark综合解释软件、Drillbench动态井控软件中，开始模拟分析。具体地，所述井史数据包括不限于实施井的井眼轨迹、井身结构、地层承压试验数据及地层四压力分析数据；其分析因素为：a.井壁稳定，地层四压力所构建的安全钻井液密度窗口，地层四压力包括孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、破裂压力，所述钻井液密度范围钻井液体的密度要求下限为孔隙压力和坍塌压力的较大值，泥浆密度的上限为破裂压力和漏失压力的较小值，此上下限为安全钻井液密度窗口；b.钻进过程中的ECD大小，控制在安全钻井液密度窗口内；c.井身结构；d.井眼轨迹；e.钻具组合；f.地层信息，如断层、砂泥岩分布情况。步骤S2、模拟分析新井钻进至某一个井段的设计深度时，分析得出岩屑床厚度为零的各种钻井液性能参数组合及排量，排量对应的ECD值需要控制在安全钻井液密度窗口之内，以及泵压值在设备的承受范围之内。步骤S2，根据老井的情况和新井的地层四压力情况，选取3组钻井液性能参数，主要是密度、流性系数(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：S1、基于已钻井的井史数据及新井的相关资料，利用钻井分析软件对新井进行分析；S2、基于设备能力，拟分析某个钻井参数时，不同钻井液性能下的岩屑床厚度、钻井液当量循环密度的变化情况；S3、钻进过程中实时监测钻参，记录的数据包括但不限于大钩载荷、岩屑回收比、扭矩、泵压、上提下放数据、ECD实测值；S4、基于S3的实际监测值判断井眼清洁状态，以维持钻井液强封堵性为前提，调整钻井液的流变性，直至S3监测到的实际值符合清洁标准的状态。

【技术特征摘要】
1.一种大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：S1、基于已钻井的井史数据及新井的相关资料，利用钻井分析软件对新井进行分析；S2、基于设备能力，拟分析某个钻井参数时，不同钻井液性能下的岩屑床厚度、钻井液当量循环密度的变化情况；S3、钻进过程中实时监测钻参，记录的数据包括但不限于大钩载荷、岩屑回收比、扭矩、泵压、上提下放数据、ECD实测值；S4、基于S3的实际监测值判断井眼清洁状态，以维持钻井液强封堵性为前提，调整钻井液的流变性，直至S3监测到的实际值符合清洁标准的状态。2.如权利要求1所述的大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述新井的数据包括但不限于新井的井眼轨迹、井身结构；井史数据包括但不限于：a.井壁稳定数据，地层四压力所允许的钻井液密度范围；b.钻进过程中的ECD大小，也需要控制在地层四压力所允许的当量密度范围内；c.井身结构；d.井眼轨迹；e.钻具组合；f.地层信息。3.如权利要求2所述的大斜度井油基钻井液井眼清洁的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，钻井分析软件为Landmark综合解释软件、Drillb...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝祥，郭永宾，陈江华，王成龙，李炎军，陈浩东，管申，王小勇，田宗强，鹿传世，李虎成，余定泽，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海石油中国有限公司湛江分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11