一种利用放射性指示剂主动检测井漏的方法与流程
本发明涉及石油天然气勘探技术领域，更具体地讲，涉及一种利用放射性指示剂主动检测井漏的方法。本发明尤其适用于在钻井过程中被钻头切削破碎后裸露于充满钻井液和地层流体混合液系统中发生的钻井液通过切削面由于压力差脱离混合液体系进入地层并失去钻井液循环系统控制进入地层发生漏失的情况。
背景技术：
钻井液在钻完井过程中通过裸露的地层或缺失破损的套管流失到地层或其他夹层中的现象统称为钻井液漏失，简称井漏。
井漏诱发的井壁失稳、因漏致塌、致喷问题是长期以来制约油气勘探开发速度的主要技术瓶颈，井漏的发生不仅会给钻井工程带来损失，也为油气资源的勘探开发带来极大困难。如果井漏发现不及时或不清楚井漏深度，常会引发井涌或井喷，造成生命财产损失，同时也极大影响钻井工期，增大钻井成本。井漏对于钻井过程的质量和安全控制及其重要。如何快速、准确地发现井漏已成为行业关注的焦点问题。但由于缺乏成熟可靠的判识技术，因此，一直以来，井漏的发现和检测被看作是钻井工程的世界性难题之一。
现今分析钻井液漏失位置通常采用综合分析法，但该方法不具备准确并及时定位井漏位置的能力，为堵漏增加了难度。如果需要确定井漏位置，多采用仪器测定法，即螺旋流量计法、井温测定法、电阻率测定法等等，这些方法普遍欠缺及时性，会极大延长工期，增加钻井成本。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种利用放射性指示剂能够直接、准确检测井漏位置的方法。
本发明提供了一种利用放射性指示剂主动检测井漏的方法，所述方法可以包括以下步骤：向随钻钻井液中加入预定含量的放射性指示剂；在钻具的近钻头端沿钻进相反方向依次设置第一伽马值检测点和第二伽马值检测点；第一伽马值检测点和第二伽马值检测点分别对待检地层中不同井深的放射性指示剂伽马值进行检测，根据第一伽马值检测点与第二伽马值检测点在同一井深检测值的变化情况，判定该井深是否存在井漏。
在本发明利用放射性指示剂主动检测井漏的方法的一个示例性实施例中，若发生井漏，则井漏的发生时间早于所述第一伽马值检测点到达待检井深的时间。
在本发明利用放射性指示剂主动检测井漏的方法的一个示例性实施例中，所述方法还包括向钻井液中加入放射性指示剂之前根据地层性质确定加入的放射性指示剂种类以及加入剂量。
在本发明利用放射性指示剂主动检测井漏的方法的一个示例性实施例中，所述方法还包括在判定所述待检井深处是否存在井漏后对正钻层井漏或者曾漏层复漏进行确定，确定方法可以包括：若待检井深判定存在井漏，则正钻层发生井漏；若待检井深判定不存在井漏但钻井液减少，则判定为发生曾漏层复漏。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明能够实现对井漏位置及漏失强度的主动检测，发现井漏速度快，延迟时间短；
(2)本发明能够根据不同的地层性质对放射性指示剂的种类和浓度进行调节和更换，检测方法更加准确、灵活；
(3)本发明判定井漏的位置直接，准确；
(4)本发明能够对正钻层井漏以及曾漏层复漏进行判定，能够确定是否曾发生复漏。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例的利用放射性指示剂主动检测井漏的方法流程示意简图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的利用放射性指示剂主动检测井漏的方法。
本发明的一方面提供了一种利用放射性指示剂主动检测井漏的方法，在本发明的利用放射性指示剂主动检测井漏的方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述检测井漏的方法可以包括：
s01，向随钻钻井液中加入放射性指示剂并控制所述放射性指示剂在随钻钻井液中的含量；
s02，在钻具的近钻头端沿钻进相反方向分别设置第一伽马值检测点和第二伽马值检测点；
s03，第一伽马值检测点和第二伽马值检测点分别对待检地层中不同井深的放射性指示剂伽马值进行检测，根据第一伽马值检测点与第二伽马值检测点在同一井深检测值的变化情况，判定该井深是否存在井漏并确定漏失强度。
在本实施例中，所述检测井漏的方法还可以包括在所述步骤s01之前确定放射性指示剂的加入种类和加入剂量。
以上，所述放射性指示剂的加入种类可以根据待检地层的性质确定，可以根据不同的地层性质进行调整。在钻井液中可以选择加入不同种类的指示剂以实现在检测井漏的过程中可以根据不同的地层进行切换。所述放射性指示剂可以是放射性氢列元素。当然，本发明的放射性指示剂的种类不限于此。
所述放射性指示剂的加入剂量与待检地层的性质以及伽马值检测点能够检测到的最低伽马值有关，所述加入剂量可以根据具体的待检地层的性质以及伽马值检测点能够检测到的最低伽马值进行调整。例如，所述放射性指示剂的最小加入剂量可以通过以下方法确定：
通过模拟实验，即在地表封闭且不受环境放射性和电磁影响的饱和钻井液中，第二伽马值检测点与第一伽马值检测点能够检测到加入的放射性指示剂最低剂量的体积百分比浓度mgg。设井筒泵入循环钻井液包括进行循环和地面待泵部分体积总量为u(井下循环和地面待泵钻井液总体积)，则放射性指示剂的最小加入剂量mg可以为：
mg＝mgg.u。
在本实施例中，为了更好的检测到放射性指示剂在钻井液中的变化情况，所述放射性指示剂与待检地层的差异系数需要大于0.2，所述差异系数为：
其中，dg表示放射性指示剂与地层的差异系数，gt表示放射性指示剂的自然放射性；gd表示地层自然放射性平均数。
在本实施例中，所述第二伽马值检测点和第一伽马值检测点的位置可以设置在靠近钻头的钻具部。设置在靠近钻头的部位，能够使井漏的发现速度更快。所述第二伽马值检测点与第一伽马值检测点在钻进方向上设置有一定的距离(第一伽马值检测点比第二伽马值检测点更靠近钻头)。所述第二伽马值检测点与第一伽马值检测点能够在不同的时刻通过同一待检井深。如果在所述待检井深处发生井漏，地层与钻井液会发生流体交换，势必会影响钻井液中放射性指示剂的浓度，根据第二伽马值检测点与第一伽马值检测点的检测值变化就可以判定在该待检井深处是否存在井漏。
以上，第二伽马值检测点与第一伽马值检测点沿钻进方向上相隔的距离可以根据地层性质、钻进速度等参数进行设置。
在本实施例中，所述步骤s03中对待检井深处是否存在井漏进行判断可以包括以下方法：
根据公式
比较de与阈值δ，若de小于或等于δ，则判定该井深不存在井漏，若de大于δ，则判定该井深存在井漏，其中，gr1为第一伽马值检测点在该井深的检测值，gr2为第二伽马值检测点在该井深的检测值，阈值δ为给定值。所述阈值δ可以根据放射性指示剂钻井液伽马值的体积转换系数α进行有关。在用实验确定体积转换系数α的过程中可以对阈值δ进行确认。例如，根据经验，所述阈值δ可以在0.2～0.5之间选择。
在本实施例中，所述步骤s03中对待检井深处是否存在井漏进行判断可以包括以下方法：
在待检地层中，可以在随钻钻进过程中对不同的井深进行井漏判定。例如，针对某一深度的待检井深，在待检井深处，由于第二伽马值检测点与第一伽马值检测点沿钻进方向设置有一定的距离且第一放射线指示剂检测点比第二伽马值检测点更靠近钻头。在钻进过程中，第一伽马值检测点比第二伽马值检测点先通过待检井深。根据第一伽马值检测点检测得到的第一检测值与第二伽马值检测点检测得到的第二检测值的变化情况判定待检井深处是否存在井漏。
若第二检测值与第一检测值相等或近似相等，则判定井深处没有发生井漏；
若第二检测值大于第一检测值，则判定井深处疑似发生井漏。需要通过进一步计算井深处的钻井液漏失至地层的速度。如果速度大于标准值，则判定该井深处发生井漏。以上，所述第二检测值与第一检测值近似相等可以是指第一检测值与第二检测值的相差范围在2％或者更低范围的检测值。
例如，在某井深第一伽马值检测点到达该井深并对该井深检测的检测值为xj。第二伽马值检测点到达该井深并对该井深检测的检测值为xy。第一伽马值检测点与第二伽马值检测点之间的垂直距离为l。
(1)对于正常钻进在上述井深处未发生井漏的情形，此时xj＝xy。
(2)钻进时首次在上述井深处发生井漏；如果此时有xj＜xi，则判定该井深处疑似发生井漏。
对于判定为疑似井漏的井深，需要进一步的确定疑似井漏发生处是否达到井漏的标准才能判定该井深是否最终存在井漏。
假设地层某井深处发生井漏，当第一伽马值检测点到达该井深时，记录第一伽马值检测点检测的第一检测值为gr1，第二伽马值检测点到达井漏点时，记录下第二伽马值检测点检测的第二检测值为gr2，则有：
gr1＝gr2-b；
其中b为常数，表示第二检测值与第一检测值的差值。
该井深钻井液漏失至地层的速度通过以下公式计算：
其中，q为井深处钻井液漏失至地层的速度；gr1表示第一检测值；gr2表示第二检测值；α为含有当前浓度放射性指示剂钻井液伽马值的体积转换系数，所述α值可以由实验确定；t表示从第一伽马值检测点至第二伽马值检测点达到该井深处所经过的时间。α值为带有指示剂的不同浓度和体积的钻井液其放射性指示剂对应的伽马值与钻井液实际体积之间的转换关系，不同浓度和体积的放射性指示剂对应转换系数不同。对于本领域技术人员而言，做指示剂浓度与钻井液体积变化的一个伽马值记录即可得到α值。
在本实施例中，所述方法还可以包括根据不同井深处的井漏判定情况确定井漏段长度，其中确定井漏段长度包括：设定随钻测井过程中各检测井深之间的间隔长度；根据各井深的井漏判定情况，如若干连续井深判定存在井漏，则井漏段长度为所述若干连续井深中各井深之间的间隔长度之和。在待检地层中可以设置不同的随钻测井的检测间隔，即在待检地层中对各个井深进行判定时设置各井深之间的间隔长度。例如，在随钻测井过程中用1m作为各检测点的间隔，那么每隔1m进行一次井漏判定，经过多次检测点的判定，可能会存在多个检测点都被判定为井漏，那么井漏段的长度即为检测点的个数与1m的乘积，可以最终计算出井漏段的长度。
以上，可以计算井漏段中的钻井液漏失至地层的平均速度，并将平均速度与井漏强度标准值进行比较与确定井漏段的漏失强度。其中，钻井液漏失至地层的平均速度由以下公式计算得到：
其中，
将得到的钻井液漏失至地层的平均速度与下表中的标准值进行比较以确定漏失强度，其中，漏失强度分级表如表1所示。
表1漏失强度分级表
在本实施例中，所述方法还包括在判定井深是否存在井漏后，在存在井漏的情况下计算随钻钻井液漏失位置，计算随钻钻井液漏失位置可以通过以下公式计算：
hk＝p-l，
其中，hk为首次判定存在井漏的井深；p为第二伽马值检测点检测到井漏异常时的钻头井深；l为钻头到第二伽马值检测点的距离。所述l可以为在井漏检测前，根据现场实际情况设置的钻头到第二伽马值检测点的距离。
在本实施例中，由于在钻进过程中，钻井液可能面临着井漏损失、地面管汇沉淀、井下钻具附着和振动筛等钻井液流经的开放式通道跑失等影响，钻井液中添加的放射性指示剂有可能出现损失，降低被检测的效果并可能影响后续步骤的数据分析和应用。因此，在钻进过程中或钻进完成后对钻井液中的指示剂浓度进行检测并补充指示剂以确保钻井液中的指示剂浓度能够达到检测点能够检测到的最小浓度值。
可以在以下情形下对放射性指示剂的体积百分比浓度进行检测并进行及时的补充：(1)在30个或30个以上循环周完成时；(2)钻井液处理前后；(3)仪器读数与人工计数发生20％以上偏差；(4)发生包括钻井液井漏在内的较大规模油气水漏显示的情形。
如果在不具备试验和检测条件的情况下，需要进行指示性添加剂的定量投放，可以通过试验测定每升钻井液中加入剂量。根据放射性指示剂与待检地层差异性需要，对其加入剂量可以根据地层特征、添加剂差异情况以及钻井过程中井筒容积情况进行确定。如果需要加入100mg/l质量浓度的放射性指示剂，其井筒内常驻总质量mg＝100×u＝100umg，其中，u为井下循环和地面待泵钻井液总体积。
在本实施例中，所述第二伽马值检测点以及第一伽马值检测点的检测范围可以为钻具外侧与被钻头破碎后裸露的地层切削面之间的外环空及30厘米(例如20厘米)内(放射性)纵深的地层范围内的指示性添加剂含量变化情况。
在本实施例中，本发明的主动检测井漏的方法适用于对正钻层的井漏情况进行判定以及随钻钻井液漏失进入地层情况的主动式检测。
在本实施例中，待检井深发生井漏的时间应该晚于所述第一伽马值检测点到达待检井深的时间。
在本实施例中，若待检地层存在粘土含量异常增大的情况，则检测点在整个检测过程中的检测值绘制的曲线增高斜率均起伏平缓，且第二伽马值检测点检测得到的数据与第一伽马值检测点检测得到的数据曲线变化斜率一致。
在本实施例中，所述方法还可以包括在判定所述待检井深处是否存在井漏后对正钻层井漏或者曾漏层复漏进行确定，确定方法可以包括：若待检井深判定存在井漏，则正钻层发生井漏；若待检井深判定不存在井漏但钻井液减少，则判定为发生曾漏层复漏。
需要说明的是，本发明的步骤s01与s02并没有先后的顺序，也可以同时进行。
综上所述，本发明采用主动式随钻近钻头实时检测，发现时间不受钻井液上返时间和管汇延迟影响，在发现时间方面性能更优，发现和探测速度更快。本发明在钻井液中加入定量并保持体积百分比浓度的放射性指示剂，通过指示剂在钻井液随钻循环体系中的保持和损失情况追溯井漏的位置和判断井漏的强度，由于检测位置靠近钻头，其延迟时间为检测位置零长的钻揭时间井漏检测速度更快。本发明能够根据钻井液及指示剂的物理化学性质变化进行发现和检测，探测计数时间与被探测井漏事件时间差段小，计量更直接、准确。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！