本發(fā)明涉及地?zé)徙@井，具體地涉及一種氣舉反循環(huán)鉆井方法。

背景技術(shù)：

1、在地?zé)徙@探領(lǐng)域，為給潛水泵預(yù)留足夠空間以及降低施工風(fēng)險，井身多采用大口徑多開次結(jié)構(gòu)，且下部套管不返至井口，因而上部井段環(huán)空截面積較大。在采用正循環(huán)鉆進時，為滿足上部大口徑井段的攜巖要求，往往需要注入大泵量的鉆井流體。而大泵量鉆井流體的注入，一方面會對泥漿泵等設(shè)備的配置要求更高，另一方面會在下部小口徑井段造成鉆井流體上返速度過大，進而導(dǎo)致井壁被沖蝕而失穩(wěn)。

2、為緩解上述問題，現(xiàn)多采用氣舉反循環(huán)鉆進。在使用氣舉反循環(huán)鉆進時，考慮到熱儲的保護，一般會進一步將鉆進過程控制在環(huán)空井底壓力小于地層孔隙壓力的欠平衡狀態(tài)。然而，在地層孔隙壓力較低的情況下，現(xiàn)有技術(shù)難以對環(huán)空井底壓力進行準確控制，進而難以使鉆進過程保持在欠平衡狀態(tài)，從而容易造成鉆井流體漏失進入地層，對熱儲造成傷害。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的難以對環(huán)空井底壓力進行準確控制，進而難以使鉆進過程保持在欠平衡狀態(tài)，容易造成鉆井流體漏失進入地層，對熱儲造成傷害的問題，提供一種氣舉反循環(huán)鉆井方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氣舉反循環(huán)鉆井方法，所述方法包括：

3、基于井內(nèi)靜水位高度，確定地層孔隙壓力；

4、設(shè)置環(huán)空井底壓力等于所述地層孔隙壓力，根據(jù)所述環(huán)空井底壓力、氣舉反循環(huán)鉆井設(shè)備相關(guān)參數(shù)以及鉆井流體相關(guān)參數(shù)，確定所述鉆井流體的參考動水位高度；

5、基于所述參考動水位高度，確定第一目標動水位高度，在鉆進過程中，控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度，所述第一目標動水位高度低于所述參考動水位高度。

6、在本申請實施例中，所述基于井內(nèi)靜水位高度，確定地層孔隙壓力，基于下述公式進行：

7、pp＝p0+ρwghj；

8、其中，pp為地層孔隙壓力，單位為mpa；p0為標準大氣壓；ρw為水密度，單位為kg/m3；g為重力加速度；hj為井內(nèi)靜水位高度，單位為m。

9、在本申請實施例中，所述根據(jù)所述環(huán)空井底壓力、氣舉反循環(huán)鉆井設(shè)備相關(guān)參數(shù)以及鉆井流體相關(guān)參數(shù)，確定所述鉆井流體的參考動水位高度，基于下述各公式進行：

10、pb＝p0+ph-∑pfi；

11、ph＝ρ1ghd；

12、

13、其中，pb為環(huán)空井底壓力，單位為mpa；p0為標準大氣壓；ph為環(huán)空中鉆井流體的靜液壓力，單位為mpa；pfi為環(huán)空i開對應(yīng)的摩擦阻力，單位為mpa；ρ1為鉆井流體的密度，單位為kg/m3；g為重力加速度；hd為鉆井流體的參考動水位高度，單位為m；fi為環(huán)空i開對應(yīng)的范寧摩擦系數(shù)；vai為環(huán)空i開對應(yīng)的環(huán)空中鉆井流體的流速，單位為m/s；hi為環(huán)空i開對應(yīng)的鉆井流體的液柱高度，單位為m；dwbi為i開對應(yīng)的井徑，單位為m；dtoi為i開對應(yīng)的鉆桿外徑，單位為m。

14、在本申請實施例中，

15、

16、

17、其中，qm為鄰井的鉆井流體的流量，單位為m3/s；ep為環(huán)空表面絕對粗糙度，單位為m；nr為環(huán)空中鉆井流體雷諾數(shù)。

18、在本申請實施例中，所控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度之后，所述方法還包括：

19、獲取鉆進過程中所述鉆井流體的實際流速；

20、基于所述實際流速以及所述第一目標動水位高度，確定鉆進過程中的實際環(huán)空井底壓力；

21、判斷所述實際環(huán)空井底壓力是否小于所述地層孔隙壓力；

22、響應(yīng)于所述實際環(huán)空井底壓力不小于所述地層孔隙壓力，則控制后續(xù)鉆進過程中，所述鉆井流體的動水位高度為第二目標動水位高度，所述第二目標動水位高度低于所述第一目標動水位高度。

23、在本申請實施例中，所述控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度之后，所述方法還包括：

24、確定所述鉆井流體攜帶目標粒徑巖屑所需的最小流速；

25、控制鉆桿內(nèi)腔不同部位分別對應(yīng)的鉆井流體的流速均大于所述最小流速。

26、在本申請實施例中，所述確定所述鉆井流體攜帶目標粒徑巖屑所需的最小流速，基于下述各公式進行：

27、vf＝vc+vt；

28、

29、其中，νf為鉆井流體攜帶目標粒徑巖屑所需的最小流速，單位為m/s；νc為鉆井流體攜巖臨界速度，單位為m/s；vt為目標粒徑巖屑的沉降速度，單位為m/s；κ為瞬時機械鉆速，單位為m/h；c為巖屑濃度系數(shù)。

30、在本申請實施例中，

31、

32、其中，dc為目標粒徑巖屑的粒徑，單位為m；γs為目標粒徑巖屑的重度，單位為n/m3；γf為鉆井流體的重度，單位為n/m3；fp為目標粒徑巖屑的摩擦系數(shù)。

33、在本申請實施例中，所述控制鉆桿內(nèi)腔不同部位分別對應(yīng)的鉆井流體的流速均大于所述最小流速，包括：

34、增加鉆桿中雙壁鉆桿的比例。

35、在本申請實施例中，所述控制鉆桿內(nèi)腔不同部位分別對應(yīng)的鉆井流體的流速均大于所述最小流速，包括：減小鉆桿中單壁鉆桿的內(nèi)徑。

36、通過上述技術(shù)方案，所述技術(shù)方案包括：基于井內(nèi)靜水位高度，確定地層孔隙壓力；設(shè)置環(huán)空井底壓力等于所述地層孔隙壓力，根據(jù)所述環(huán)空井底壓力、氣舉反循環(huán)鉆井設(shè)備相關(guān)參數(shù)以及鉆井流體相關(guān)參數(shù)，確定所述鉆井流體的參考動水位高度；基于所述參考動水位高度，確定第一目標動水位高度，在鉆進過程中，控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度，所述第一目標動水位高度低于所述參考動水位高度?；诒旧暾垖嵤├峁┑姆桨?，通過控制鉆進過程中鉆井流體的動水位高度低于環(huán)空井底壓力與地層孔隙壓力相等時所對應(yīng)的參考動水位高度，可以控制環(huán)空井底壓力小于地層孔隙壓力，使鉆進過程保持在欠平衡狀態(tài)。從而，可以避免鉆井流體漏失進入地層，對熱儲造成傷害。

37、本申請實施例的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術(shù)特征：

1.一種氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述基于井內(nèi)靜水位高度，確定地層孔隙壓力，基于下述公式進行：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述根據(jù)所述環(huán)空井底壓力、氣舉反循環(huán)鉆井設(shè)備相關(guān)參數(shù)以及鉆井流體相關(guān)參數(shù)，確定所述鉆井流體的參考動水位高度，基于下述各公式進行：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度之后，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述控制所述鉆井流體的動水位高度為所述第一目標動水位高度之后，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述確定所述鉆井流體攜帶目標粒徑巖屑所需的最小流速，基于下述各公式進行：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述控制鉆桿內(nèi)腔不同部位分別對應(yīng)的鉆井流體的流速均大于所述最小流速，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，所述控制鉆桿內(nèi)腔不同部位分別對應(yīng)的鉆井流體的流速均大于所述最小流速，包括：減小鉆桿中單壁鉆桿的內(nèi)徑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地?zé)徙@井領(lǐng)域，公開了一種氣舉反循環(huán)鉆井方法，所述方法包括：基于井內(nèi)靜水位高度，確定地層孔隙壓力；設(shè)置環(huán)空井底壓力等于地層孔隙壓力，根據(jù)環(huán)空井底壓力、氣舉反循環(huán)鉆井設(shè)備相關(guān)參數(shù)以及鉆井流體相關(guān)參數(shù)，確定鉆井流體的參考動水位高度；基于參考動水位高度，確定第一目標動水位高度，在鉆進過程中，控制鉆井流體的動水位高度為第一目標動水位高度，第一目標動水位高度低于參考動水位高度。通過控制鉆進過程中鉆井流體的動水位高度低于環(huán)空井底壓力與地層孔隙壓力相等時所對應(yīng)的參考動水位高度，可以控制環(huán)空井底壓力小于地層孔隙壓力，使鉆進過程保持在欠平衡狀態(tài)，由此可以避免鉆井流體漏失進入地層，對熱儲造成傷害。

技術(shù)研發(fā)人員：萬振卓,張仁杰,鄭秀華,周新朋,侯德仁
受保護的技術(shù)使用者：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19