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钻井过程中井漏特征精细识别方法研究与应用(第二部分)

2.3.1 地层孔隙压力预测

X区块测井资料较丰富,且测井资料连续性好、纵向分辨率高,能更好地反映地层实际状况。采用测井法预测地层孔隙压力时,主要利用声波时差、密度测井等资料,预测方便、适用性好,可计算出地层孔隙压力随深度连续变化的剖面。

 公式9.png

式中:G0为上覆岩层压力梯度,由密度测井资料求得,MPa/m;Gn为静水压力梯度,MPa/m;HaHb分别为地层深度及等效深度,m。

 

2.3.2 地层破裂压力预测

泊松比能反映地层破裂压力,可利用声波测井资料计算泊松比,然后采用R.A.Anderson的地层破裂压力预测模型计算地层破裂压力。

  公式10.png

式中:μ为泊松比;p0为上覆岩层压力,MPa。

 

2.3.3 井眼压力计算

井眼压力是井筒内工作液作用于地层的压力,是井漏的主要驱动力。其中,井眼压力主要包括钻井液静液柱压力、环空压耗及波动压力。实际钻井过程中,波动压力只发生在起下钻、下套管、停泵及开泵的瞬间,且操作规范时波动压力较小,往往可忽略不计。因此,确定井眼压力时主要考虑钻井液静液柱压力和环空压耗:

  公式11.png

式中:ph为钻井液静液柱压力,MPa;pla为环空压耗,MPa。


钻井液静液柱压力与钻井液密度及垂深有关:

    公式12.png

式中:ρd为钻井液密度,kg/L;g为重力加速度,m/s2Hv为垂深,m。


钻井液在井内循环系统中以管内流动和环空流动为主,因此产生环空压耗。钻井工程中常用宾汉模式和幂律流变模式计算环空压耗。其中,宾汉模式适用于宾汉塑性流体,而幂律模式适用于假塑性流体和膨胀流体。X区块钻井液流变性能分析结果表明,该区块所用钻井液为宾汉流体,因此利用宾汉模式计算环空压耗:

   公式13.png

式中:μp为钻井液塑性黏度,Pa·s;H为井深,m;v0为井筒内钻井液平均流速,m/s;τ0为钻井液屈服值,Pa;D为钻杆内径,mm。

 

2.4 漏失速度分析及井漏等级划分

2.4.1 漏失速度的统计学分析模型

对X区块漏失地层的漏失压差、钻井液性能、漏失速度等资料进行统计分析,发现漏失压差与漏失速度的相关性较好。对漏失压差和漏失速度进行最小二乘拟合,建立X区块漏失压差与漏失速度的关系(见图2),幂函数拟合结果的相关性最好,拟合相关系数为0.8632。

图2.png 

计算出漏失压差后,即可确定钻井液漏失速度:

公式14.png 

式中:vloss为钻井液漏失速度,m3/h。

 

2.4.2 漏失速度理论分析模型推导

借鉴油田开发注水分析技术思路,利用达西渗透公式与拟稳态流动基本微分方程进行推导,建立了稳态流和非稳定流状态下漏失速度的计算模型。

  若钻井液为稳定流状态,利用达西定律推导出的漏失速度为:

公式15.png 

若钻井液为非稳定流状态,拟稳态流动基本微分方程及边界条件为:

公式16和17.png 

将式(16)和式(17)代入式(15),得:

公式18.png 

式中:h为地层厚度,m;pe为井漏影响区域边界压力,MPa;pw为井底压力,MPa;pn为静水压力,MPa;B为水体积系数;re为侵入半径,m;rw为井眼半径,m;S为表皮效应系数。

 

3.  实例分析

X区块地层岩性以砂砾岩和泥岩交互层为主,结合区块地质、录井岩性剖面和漏失统计数据等资料,分析认为该区的漏失主要是渗透性漏失。因此,利用单孔隙泥质砂岩测井解释模型计算该区块A井岩性、物性参数,结合多信息融合井漏特征识 别方法,得到目标地层的平均孔喉半径、地层孔隙压力、地层破裂压力、井眼压力、漏失速度和井漏综合指数等井漏特征参数。A井多信息融合井漏特征精细识别方法的处理结果如图3所示。

图3.png 

由图3可知,A井易漏地层井筒压力大于地层孔隙压力而小于地层破裂压力,满足压差漏失条件。其中,2900~2904 m、2916~2919 m井段的井漏综合指数为0.81~0.98,地层平孔喉半径为4.46~4.67μm ,井漏可能性较高。基于地质资料与测井解释结果,分析确定易漏层段为砂砾岩地层,与校正后的岩性录井剖面基本一致,漏失压差为7.11~9.46 MPa,计算出漏失速度为2.5~4.5m3/h(微漏)。A井实钻过程中2901~2903 m井段发生井漏,平均漏速为1.5~52.0m3/h,为渗透性漏失,漏层岩性为砂岩、砂砾岩。采用井漏特征精细识别方法识别出的A井井漏层位、漏失类型和漏失速度,与现场实际井漏情况基本吻合。地层井漏特征精细识别模型具有较高可信度,适用于X区块的井漏特征识别,可应用于X区块邻井未钻易漏地层的地层对比,以及根据邻井随钻测井和现场工程资料识别井漏特征,为该区块后续钻井开发提供理论模型支撑。实钻中,A井邻井根据地层井漏特征精细识别结果配制堵漏浆,一次性堵漏成功,说明该方法能够指导现场防漏堵漏作业。

 

4. 结论与建议

1)结合井漏基本条件及X区块地层漏失特征,建立了基于“井漏综合指数”的多信息融合的井漏特征精细识别方法。该方法识别井漏层位准确率较高,为井漏高效防治提供了技术途径。

2)测井资料具有连续性好、纵向分辨率高的特点,利用测井资料地层孔隙压力和地层破裂压力剖面,比传统的预测方法更能准确反映地层 的漏失压差,但局限于测井资料实时性差的特点, 适用于已钻井邻井漏失压差预测。

3)多信息融合的井漏特征精细识别方法,能够识别漏失层位、漏失通道类型及尺寸、漏失压差、漏失速度等井漏的主要特征参数,实例分析结果表明其具有较好的可靠性。但该方法对所需参数资料的要求较高,在参数资料缺乏的情况下,无法有效预测井漏,后续应着力于研究参数资料较少时准确预测井漏特征的方法。

 

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