油气上窜速度实用计算方法

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1、油气上窜速实用计算方法摘要：本文介绍用相对时间计章钻井及井下作业施工中油气上 窜速的方法。该方法通过一次下钻测记录两个时间，就能计章汕 气上窜速， 解决一般开发井测迟到时间和传统方法计章中数 据取值一致性差、低的问题。 对等直径井眼与复合直径井眼分别进论分析并推导出相应的计章公式。本文包括前言、基本原与计章方法、注意事顼及结论认识等。对传统的迟到时间法、容积 法进简要分析并提出主要足。主题词：钻井 井下作业油气上窜速 计章方法一、对传统计算方法的分析及问题提由在钻井和井下作业施工中，油气上窜速是衡井下安全的重要 技术数据，是确定下一步施工方案措施的重要技术依据。汕气上窜速 过高，将导致井河井喷

2、问题发生，造成对地下油气资源的破坏、K寸 地面环境的破坏和K寸钻井施工安全的严重威胁。特别是随着油气勘探 开发区域的逐扩大和地下状况的断复杂化，对钻井和井下作业技术与安全提出高的要求，对汕气上窜速的测计章也要求准 确、方。对于油气上窜速的计章，传统的方法包括“迟到时间法和“容 积法两种方法。毋庸置疑，这两种计章方法在论上是正确的。但 是，这两种方法涉及到的关键参数迟到时间、浆泵排的准确 性问题，对计章的准确性带来很大影响。迟到时间法是钻井现场-直采用的方法。这种方法的主要足，-是迟到时间的测比较繁琐；二是迟到时间的测计算中受到 “钻 井液运载比 影响和钻具内部下时间影响，很难保证计算的确性；

3、三是迟到时间的测计算与油气上窜速测计算是在同的下入钻具次数和状态下，数据一致性差；四是没有将油气度段的显示时间 引入上窜速计算中， 缺乏全面性；五是用钻屑的迟到时间计算油气 上窜速合；是没有考虑复合井眼情况；等等。同时，开发井钻井和井下作业现场一般测迟到时间的实际情况，也是影响该方法进计算的现实情况。对于容积法，现场应用较少。主要是浆泵排的具体直确性 差，井眼容积也容准确确定.，因此计算低。因此，考虑一种新的测计算方法是十分必要的。 作者在长期分 析的基础上，提出一种计算油气上窜速实用方法一一相对时间法。二、基本原与计算方法相对时间法，是用钻井液循环中各种时间所占相对比进计 算的。同性质的钻井

4、液，在返出井口时有相应的显示时间，显示 时间的长短受到循环排、井眼容积、相应体积等因素影响。对于井 身结构、循环排、井眼容积、相应体积确定的井眼，井口显示时间 的相对长短就代表着所占井段的相对长。 在发生油气度、盐水度等 情况下，钻具（管柱）下入后循环时，井眼上部未受到侵染钻井液有 一定的显示时间，下部受侵染钻井液返出后也显示并持续一定的时 间。这两部分时间分别代表着未受侵染井段和受到侵染井段的相对长，对其进记录并引入到计算当中，即可计算出油气上窜速，这 就是相寸时间法的基本原和实质。实际的井眼，可为单一直径井眼、复合直径井眼（包括二级复合 直径井眼、三级复合直径井眼、多级复合井眼等）。在测计

5、算中， 每-种井眼有三种情形，即钻头（管柱底部）深浅于油层顶部深、与油层顶部深相同和大于油气层顶部深。 下面分别进推导。假定：1、开泵后油气再度入井眼；2、忽开泵后油气脱、气体膨胀上升速。（一）单一直径出眼单一直径井眼，是布井眼直径比较一致的井眼。钻井中下入技术 套管后再次开钻井段较短的井，可以认为是单一直径井眼。对于井下 作业施工井，因为一般在套管中作业，大多为单一直径井眼。1、钻头（管柱底部）深涔于油层顶部深的情形将钻头（管柱）下至油气层以上某一深，开泵循环（应保持等 泵速）并在井口记录显示时间段L、t2，根据记录的时间计算油气上 窜速。应考虑到下入钻具（管柱）时油气度钻井液返入钻具（管柱

6、） 内部，随开泵循环又进入环空与环空油气度钻井液一同上返。参见图(1)(2)(3)图1 钻头(管柱底部)深浅于油层顶部深的情形图1 (1)表示钻具下到油气层以前井眼中实际情况，图1 (2) 表示下入钻具(管柱)开泵前的状况，图1 (3)表示开泵后钻具(管 柱)内油气度井液刚好全部进入环形空间的时刻。油气上窜速由下 式计算。(1)v Ht 静式中：v油气上窜速，m/h ；H1油气度井液实际高，m ；t静以停泵起钻至本或开泵的总静止时间，h。根据图1，存在如下关系式：t - At(H + h - Ah )q / Q H + h - Ah-4 = 1111 = 111t2H 2 q2/ QH 2At

7、(H + 七-Ah*内 / Qq内t - At(H + h - Ah )q / Qq1111 iiH 由=H1 + h、+ H 2 (H - Ah )q = (H + h - Ah )q + (H + h - Ah )q111111111 内对以上求解得：At =t1q内/内h = q - q1- q (H - Ah ) 1 q + q 内11H =空(H - Ah )2 tq 11H =钻头 + Ah1, t 1、1q(-+)qt q + q111 内(2)V =H钻头+竺q （与+静q t q + q 静111 内这就是此种情况下的计算公式。式中：t1 循环时井口油气显示的时间At 将钻具

8、（管柱）内受侵钻井液全部替入环空的时间，h ；以开泵循环到见到油气显示的时间，h；t2q 井眼容积，L/m ；井眼环空容积，L/m ；对于等直径井眼，q1 = q2q1、q2q内钻具（管柱）内容积，L/m ； h1下入钻具（管柱）后油气度段上升高，m ；h钻头高于油气层顶部高，m ；H下钻完后未发生油气度井段长，m ；H油油气层顶部深，m ；H钻头钻头（管柱）底部深，m ；q 循环排，L/s （用于计算）。从式中可知，对于一口具体的井，油气层顶部深 丑钻头、井眼容 积q、环空容积q1、钻具（管柱）内容积q内是5确定的，下钻到井底开 泵后只要准确记录两个时间t1、t2，与总静止时间静一起代入公式

9、 可求出油气上窜速。公式虽然繁琐，但未知条件只有三个，因此借 助于计算机可方进计算。（可根据井眼实际考虑一定的扩大，井下作业施工必考虑）2、钻头（管柱底部）深与油层顶部深相同的情形将钻头（管柱）下至油气层顶部，开泵循环（应保持等泵速）并 在井口记录显示时间段t1、t2，根据记录的相对时间计算油气上窜速 。计算方法参见图 2 (3)图2 钻头（管柱）深与油气层顶部深相同的情形根据图2，存在如下关系式：t At(H + h )q / Q H + h-4 = 111 = 11t2H 2 q2/ Q H 2At(H + h ) q/ Qq=11内=内t At(H + h ) q / Qq111 iiH

10、 由=H1 + h、+ H 2H q = (H + h )q + (H + h )q 111111 内对以上求解得：At =t1q内/内。Ep 嗯典-rM大。市冰 。恺叫陪妄舛大好&一E友E一归W丝咔蚓蚌亲L中苞技好。(邮 蚌亲由)每斟*邮蚌亲明卜(mA ) 衅t丝。业象典r Ml 国。0-0回KMV国。苞乳诂乳土邮蚌亲时卜(m皿)衅t瞄如荣q十职(尿4映)寸营，co。Y 增程蚌亲舛大 卜K4I亳rf 击冰蟀6 冬国。凋 ST4 二 FlN ;MN (z )色 长 H 长 I H b 6一 bH) %寸寸 寸 6一 b HH 一 6一 b T -3、钻头（管柱底部）深大于油气层顶部深的情形图9

11、与头（管柱）深大于汕层顶蓍深计算方法参见图9。根#t -Kt(H + h +Kh )q /Q (H + h +Kh )q1 1121 1121t +1 +1 H q / Q + H q / Q + H / Q H q + H q + H q2342 13 342 13 34 4d 2_(H + h+KhqQ t -Kt (H + h +Kh )q /Q112 1KtH =Kh + H + h + H + H底 21123+ H 4(H +Kh )q = (H + h + Kh )q + (H + h + Kh )q12112 1112 内解得：Kt = t1q内成内q 一 q 一 q q 一

12、q 一 q” 1 内 H +1内 Khq + Q 1 q + Q 21 内1 内H2 邕气 + 4 Kh2 - q H3 -红 H4qq，1，1H + (q - 1)H + (- 1)HH1 -底1/ q( +)qt q + q111 内H +(% - 1)H +(幻-1)H.v _J1一箜q( +史静q t q + q 静1 11 内(10)这就是该种情况下的计算公式分析： 等直径井眼，叫q1 q3=q4 ，t-12，上式变为%一竺2，与等直径井眼情况（4 ）相同。q （十 +）静q t q + q 静寸此得出下常用计算公式：:(&卞姻例凋)盅卞姻卞如心NIH底+弓一顷3 +（十-）Z-（3

13、）V=方亍q（T +爵 静q t q + q 静-*- -t -t-*- -t-*- q ,1 11 内为复杂的井身结构，可按类似方法推导并进计算。三、注意事项及有关说明1、钻具（管柱）下入深问题钻具（管柱）下入深分三种情况，即下至油气层以上深、顶部深和中部 （底部）深。下至油气层顶部是并在开泵初期钻具（管 柱）处于顶部，一旦开泵循环、钻具（管柱）内油气进入环空后，可 进钻具（管柱）活动，防止发生卡钻问题。下至中部（底部深） ， 应以下至油气层内部合适，一般情况下要下过油气层太长距离， 防止井口油气显示间断K对于测计算的影响。2、循环排问题开泵后应保持排稳定，能过多调节。井下情况需要变化排，应

14、根据实际情况对时间进相应的修正（如采用 1/3排时，显示时间是全排的 3倍）。3、两个时间的测问题开泵到见到油气显示的时间12、t、t和以见到油气显示到显示段 结束的时间、，应根据油气度混浆段实际显示确定，准确记录。-般 情况下应以是否对井控安全造成影响来确定，取混浆段显示时间的中 间点。4、井眼容积与环空容积问题对单一直径井眼，因钻具（管柱）处在同一井眼、同一次下钻开 泵过程，容积变化对时间的影响具有较好的-致性，可考虑扩大问 题；复合井眼用到的井眼容积，中、上部在套管中，考虑扩大问题。油气度段在井眼最下部，井径有一定的影响，应考虑扩大问题；井 下作业施工存在该类问题。5、现场应用问题实际应

15、用中，应根据井眼情况首先确定吝顼常数，预先代入公式 计算出来。在循环时测完两个显示时间后，与总静止时间一起代入 公式，可方求出油气上窜速。四、结论及认识1、 用相对时间法计算油气上窜速，是一种新的思。通过一次 下钻就能将油气上窜速计算出来，解决迟到时间测误差和开发 井一般测迟到时间的问题， 具有广泛的适用性， 是钻井和井下 作业现场一种方、准确的计算方法。2、相对时间法计算油气上窜速，采用时间的相寸，涉及循环排的具体数值，有于现场应用。对于具体的井眼，公式中只有三顼时间未知通过测得到， 其余为常数， 特别适用于现场计 算。3、将钻具（管柱）底部下至油气层顶部进测计算，计算公式 相对简单，应优先

16、考虑采用。4、公式推导中未考虑开泵后油气脱上升、气体膨胀等因素，实际显示时间反映的井段长应大于井底实际油气度井段长， 计算 油气上窜速数值偏大。这种计算对井控安全为有。5、井下作业试油气中，射孔后油管内关闭而环空敞井口观察、 反循环排除溢等具体工况，可采用该原进具体计算， 具有高 的计算准确性。6、钻井和井下作业施工中，应提高对油气上窜速计算重要性的 认识，对计算方法进认真分析并正确应用，提高计算准确性，保证 井控安全。附一：迟到时间法与容积法公式1、迟到时间法H - H钻头t油 tv =迟t静2、吝积法H油-3V = et静式中：v油气上窜速，m/h ；H油油气层深，m ；H站头循环钻井液时钻头所在深，m ；t迟钻头所在深迟到时间，h ；t以开泵循环到见到油气显示的时间，h；以停泵起钻至本或开泵的总静止时间，h。Q钻井泵排，L/h ；Vc井眼环空容积，L/m。附二：迟到时间计算方法1、实测法T =TT，T=，1+，2T迟迟到时间，min ；T循环循环周时间，min ；T钻井液在钻具内下时间，min ；V1钻杆内容积，m3 ；V2钻铤内容积，m3 ；Q 循环排，ma/min。2、论法4QV 兀(D 2 - d 2) A t = =X HV井内环形空间容积，m3 ；Q循环排，ma/min ；D 井眼直径，m ；d钻杆外径，m ；H井深，m。