地层孔隙压力的确定方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种地层孔隙压力的确定方法及装置，其中，该方法包括：实时采集泥浆泵入口的钻井液流量参数、回压泵入口的钻井液流量参数和钻井液返出流量；根据采集的所述泥浆泵入口的钻井液流量参数、所述回压泵入口的钻井液流量参数和所述钻井液返出流量，计算井下钻井液入口流量与返出流量之间的大小关系；根据井下钻井液入口流量与返出流量之间的大小关系和地层条件信息，实时计算出地层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差；根据所述地层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差和已知的井底钻井液柱压力，实时计算得出地层孔隙压力。该方案可以提高地层孔隙压力计算结果的准确度。
【专利说明】地层孔隙压力的确定方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油、天然气钻井【技术领域】，特别涉及一种地层孔隙压力的确定方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 地层孔隙压力指地层孔隙内的油、气、水的压力，与地层所在深度有关，一般表现 为地层与地表连通的静液柱压力。此外，地层孔隙压力还与构造的封闭条件有关，穹窿构造 的顶部受上覆表层压力的影响，可以形成异常高压地层。地层孔隙压力对于石油工程来说 是一项重要的工程地质参数，与油气资源的钻探和开发都有着密切关系。地层孔隙压力是 确定合理钻井液密度的基础依据，而钻井液密度直接影响了钻井工程安全和效率，是实现 平衡钻井和欠平衡钻井的关键参数。所以对地层孔隙压力进行准确的计算和分析有助于优 化钻井设计、保证钻井安全、提高钻井效率。
[0003] 目前地层孔隙压力的测量评价方法可根据钻井过程的先后顺序分为三类：钻前预 测、随钻测量、钻后检测。其中，钻前预测主要是通过地震资料来预测地层孔隙压力，但一般 精度较低，无法真实的反映地层孔隙压力信息；钻后检测是利用测井资料来检测地层孔隙 压力，钻后检测精确度较高，是目前最准确的孔隙压力评价方法，但钻后检测属于事后检测 无法对正在实时进行的钻井工程提供施工指导；随钻测量是利用钻井过程中采集的录井资 料和随钻测井资料实时检测地层孔隙压力变化，相比于钻前预测和钻后检测，其优势是能 够及时发现地层孔隙压力变化，并指导调整修改钻井液密度和井身结构设计，因此是地层 孔隙压力确定技术的主要发展趋势。
[0004] 目前常用的地层孔隙压力随钻检测方法主要有d。指数法、泥页岩密度法、标准钻 速法、岩石强度法等。其中又以d。指数法应用的最为广泛，d。指数法是一种形式的标准化 钻速法，其特点是使用方便，能及时提供压力资料，同时可以保证一定的精度。其原理是利 用泥页岩压实规律及井底压差对机械钻速的影响来计算地层孔隙压力。具体方法如下：首 先将采集到的数据（每米井深的钻压、转速、钻时、泥浆比重、钻头直径、正常地层压力当量 泥浆比重）代入式（1)中，根据一口井的正常压力地层的dc指数数据，建立指数正常趋势 线。
[0005]
【权利要求】
1. 一种地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，包括： 实时采集泥浆泵入口的钻井液流量参数、回压泵入口的钻井液流量参数和钻井液返出 流量； 根据采集的所述泥浆泵入口的钻井液流量参数、所述回压泵入口的钻井液流量参数和 所述钻井液返出流量，计算井下钻井液入口流量与返出流量之间的大小关系； 根据井下钻井液入口流量与返出流量之间的大小关系和地层条件信息，实时计算出地 层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差； 根据所述地层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差和已知的井底钻井液柱压力，实时 计算得出地层孔隙压力。
2. 如权利要求1所述的地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，根据所述地层孔隙压 力与井底钻井液液柱压力之差和所述已知的井底钻井液柱压力，实时计算得出地层孔隙压 力，包括： 当钻井液入口流量等于钻井液返出流量时，通过以下公式计算地层孔隙压力： Pp - P BHP - P AF+Pl 其中，Pp是地层孔隙压力，Pbhp是井底钻井液液柱压力，P:是静液柱压力，Paf是环空摩 阻。
3. 如权利要求1所述的地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，根据所述地层孔隙压 力与井底钻井液液柱压力之差和所述已知的井底钻井液柱压力，实时计算得出地层孔隙压 力，包括： 当钻井液入口流量小于钻井液返出流量时，通过以下公式计算地层孔隙压力：
其中，P胃是井底钻井液液柱压力，PP为地层孔隙压力，q为地层流体流速，K为地层孔 隙率，S为表皮系数，t为溢流发生后测量时间间隔，h为地层厚度，巾为地层孔隙度，c为 地层流体可压缩度，rw为钻井半径，Y为欧拉常数，y是流体粘度，e是常数。
4. 如权利要求1所述的地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，根据所述地层孔隙压 力与井底钻井液液柱压力之差和所述已知的井底钻井液柱压力，实时计算得出地层孔隙压 力，包括： 当钻井液入口流量大于钻井液返出流量时，通过以下公式计算地层孔隙压力：
其中，Pbhp是井底钻井液液柱压力，PP为地层孔隙压力，Q为漏失量，K为地层渗透率，h为地层厚度，B为水体积系数，y为流体粘度，^为供给半径，rw为钻井半径，s为表皮效应 系数。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，还包括： 实时计算得出地层孔隙压力后，从计算得出的地层孔隙压力数据中去掉大于第一预设 值或小于第二设置值的数值，所述第一预设值大于所述第二设置值。
6. 如权利要求1至4中任一项所述的地层孔隙压力的确定方法，其特征在于，还包括： 实时计算得到地层孔隙压力后，根据计算得出的地层孔隙压力实时计算地层破裂压 力。
7. -种地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，包括： 采集模块，用于实时采集泥浆泵入口的钻井液流量参数、回压泵入口的钻井液流量参 数和钻井液返出流量； 大小关系计算模块，用于根据采集的所述泥浆泵入口的钻井液流量参数、所述回压泵 入口的钻井液流量参数和所述钻井液返出流量，计算井下钻井液入口流量与返出流量之间 的大小关系； 压力差计算模块，用于根据井下钻井液入口流量与返出流量之间的大小关系和地层条 件信息，实时计算出地层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差； 地层孔隙压力计算模块，用于根据所述地层孔隙压力与井底钻井液液柱压力之差和已 知的井底钻井液柱压力，实时计算得出地层孔隙压力。
8. 如权利要求7所述的地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，当钻井液入口流量等 于钻井液返出流量时，所述地层孔隙压力计算模块通过以下公式计算地层孔隙压力： Pp - P BHP - P AF+Pl 其中，Pp是地层孔隙压力，Pbhp是井底钻井液液柱压力，P:是静液柱压力，Paf是环空摩 阻。
9. 如权利要求7所述的地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，当钻井液入口流量小 于钻井液返出流量时，所述地层孔隙压力计算模块通过以下公式计算地层孔隙压力：
其中，P胃是井底钻井液液柱压力，PP为地层孔隙压力，q为地层流体流速，K为地层孔 隙率，S为表皮系数，t为溢流发生后测量时间间隔，h为地层厚度，巾为地层孔隙度，c为 地层流体可压缩度，rw为钻井半径，Y为欧拉常数，y是流体粘度，e是常数。
10. 如权利要求7所述的地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，当钻井液入口流量大 于钻井液返出流量时，所述地层孔隙压力计算模块通过以下公式计算地层孔隙压力：
其中，Pbhp是井底钻井液液柱压力，PP为地层孔隙压力，Q为漏失量，K为地层渗透率，h为地层厚度，B为水体积系数，y为流体粘度，^为供给半径，rw为钻井半径，s为表皮效应 系数。
11. 如权利要求7至10中任一项所述的地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，还包 括： 筛选模块，用于实时计算得出地层孔隙压力后，从计算得出的地层孔隙压力数据中去 掉大于第一预设值或小于第二设置值的数值，所述第一预设值大于所述第二设置值。
12. 如权利要求7至10中任一项所述的地层孔隙压力的确定装置，其特征在于，还包 括： 地层破裂压力计算模块，用于实时计算得到地层孔隙压力后，根据计算得出的地层孔 隙压力实时计算地层破裂压力。
【文档编号】E21B49/00GK104500054SQ201410778684
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】姜英健, 周英操, 王瑛, 刘伟, 蒋宏伟, 王倩, 王凯, 马鹏鹏, 张兴全, 崔堂波, 陈玉龙, 刘渐强 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院