专利名称：一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种控制方法，尤其是一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的控 制方法。
背景技术：
海上石油勘探中，钻井隔水导管的入泥深度对于整个石油的勘探、开采起着重要 的作用，如果入泥深度过小，就会造成井口的失稳、下陷等海上复杂事故；如果入泥 深度过大，就会造成经济上的浪费。对于单个钻井隔水导管的入泥深度一般根据海底 土的性质进行确定，在不同的海域和海况条件，
对于钻井隔水导管的入泥深度要求也不相同。而目前的海上钻井大部分是丛式井 组， 一般的井口间距在1.5 2.0米之间，这样小的距离会造成隔水导管在打桩施工 过程中它们之间的海底土发生群桩效应，引起它们之间土的含水率下降，密实度增加， 极限承载力增高，隔水导管锤入深度减小，如果还按照单桩隔水导管的锤入深度进行 施工，会在打桩施工过程中引起严重的拒锤现象。这样势必会引起施工过程中的锤击 数剧增，施工周期延长，海上作业费用增加，甚至会造成钻井隔水导管损坏，导致海 上复杂事故的发生。所以，如何确定海上丛式井组隔水导管合理锤入深度成为海上石 油勘探技术中的一个急待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的 控制方法，以确定丛式井组钻井隔导管锤入深度，避免经济浪费，减少海上钻井隔水 导管打桩施工而导致的海上事故。
为实现上述冃的，本发明采取以下技术方案 一种海上丛式井组隔水导管合理锤 入深度的控制方法，其特征在于它包括如下步骤1)根据丛式井组钻井隔水导管 锤入深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数和钻井工程参数，计算出钻井隔水 导管极限承载力2的公式为
2) 根据丛式井组隔水导管之间的距离，计算出群桩效应后钻井隔水导管极限承载力
^的公式为 a
3) 依据步骤2)，并结合海上丛式井组井U载荷力W，当&^W时，得到丛式井组隔水导管的合理锤入深度He;
<formula>formula see original document page 4</formula>
其中，Q为钻井隔水导管极限承载力[kN]; h为海底土的埋深[m]; D为钻井隔水导管 直径[ra]; Q^为群桩效应后钻井隔水导管极限承载力[kN]; L为丛式井组隔水导管中
心之间的距离[HI]; W为丛式井组井口载荷[kN]; Hs为丛式井组隔水导管的合理锤入 深度[ra]; "。 ^和q根据不同海域和海况条件下的海底土性质进行实验统计后得到
的定值。
丛式井组隔水导管的合理锤入深度H。为所述步骤3)中h的最小值，其计算式为
<formula>formula see original document page 4</formula>
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点由于本发明可根据不同海域海 底地质及海况的具体条件，确定海上丛式井组隔水导管锤入深度，满足不同油田钻井 技术的要求，既减少因隔水导管入泥深度引起的海上事故，又避免了经济的浪费，达 到了既安全又经济的目的。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明进行详细的描述。
本发明方法包括如下步骤
1) 根据丛式井组钻井隔水导管锤入深度控制系统采集到的井场位置的海底土参 数和钻井工程参数，计算出钻井隔水导管极限承载力0，其中海底土参数包括海底土 的埋深等数据；钻井工程参数包括钻井隔水导管直径、丛式井组隔水导管中心之间的
距离、防喷器载荷和表层套管重量等数据。钻井隔水导管极限承载力2的计算表达式<formula>formula see original document page 4</formula>其中，
2为钻井隔水导管极限承载力[kN];
h为海底土的埋深[m]; D为钻井隔水导管直径[m]; ^为计算系数； a,为计算系数。
2) 由于丛式井组隔水导管之间的距离为1.5 2.0米，这样小的距离会造成打桩 施工过程中隔水导管之间的海底土发生群桩效应，引起隔水导管之间土的含水率下 降，密实度增加，极限承载力增高。根据从式井组隔水导管之间的距离，计算打桩过 程中泥线以下钻井隔水导管之间海底土应力分布情况，确定出打桩施工过程中群桩响应后的钻井隔水导管承载力&与海底土的埋深有关，隔水导管承载力&的计算表达 式为 A
(2)
其中，
^为群桩效应后钻井隔水导管极限承载力[kN]; h为海底土的埋深[m]; D为钻井隔水导管直径[m]; L为丛式井组隔水导管中心之间的距离[m];
A为计算系数。
上述的A 、 6,和q是根据不同海域和海况条件下海底土性质进行实验统计后得到 的，均为定值。
3)依据群桩效应后海上丛式井组钻井隔水导管极限承载力&，结合海上丛式井
组井口载荷w (防喷器载荷+表层套管重量)大小，当满足&^w条件时，取最小的
海底土埋深值h^作为合理的丛式井组隔水导管锤入深度he;
由2 ^W，结合(2)式，得出^L(lnW-1nbJ， s c卩nD +
当 时<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，
W为丛式井组井口载荷一方喷器载荷+表层套管重量[kN];
h。为合理的丛式井组隔水导管锤入深度[m]。
权利要求
1、一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的控制方法，其特征在于它包括如下步骤1)根据丛式井组钻井隔水导管锤入深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数和钻井工程参数，计算出钻井隔水导管极限承载力Q的公式为<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn></msub><mi>D</mi><mo>·</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>1</mn></msub><mi>h</mi> </mrow></msup> </mrow>]]></math></maths>2)根据丛式井组隔水导管之间的距离，计算出群桩效应后钻井隔水导管极限承载力Qg的公式为<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>g</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn></msub><msup> <mi>D</mi> <mrow><msub> <mi>c</mi> <mn>1</mn></msub><mfrac> <mi>h</mi> <mi>L</mi></mfrac> </mrow></msup><mo>·</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>1</mn></msub><mi>h</mi> </mrow></msup> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009100873320002C2.tif" wi="27" he="8" top= "79" left = "94" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>3)依据步骤2)，并结合海上丛式井组井口载荷力W，当Qg≥W时，得到丛式井组隔水导管的合理锤入深度He；则<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>h</mi><mo>≥</mo><mfrac> <mrow><mi>L</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>ln</mi> <mi>W</mi> <mo>-</mo> <mi>ln</mi> <msub><mi>b</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>c</mi> <mn>1</mn></msub><mi>ln</mi><mi>D</mi><mo>+</mo><msub> <mi>La</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2009100873320002C3.tif" wi="31" he="9" top= "103" left = "38" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中，Q为钻井隔水导管极限承载力[kN]；h为海底土的埋深[m]；D为钻井隔水导管直径[m]；Qg为群桩效应后钻井隔水导管极限承载力[kN]；L为丛式井组隔水导管中心之间的距离[m]；W为从式井组井口载荷[kN]；He为丛式井组隔水导管的合理锤入深度[m]；a1、b1和c1根据不同海域和海况条件下的海底上性质进行实验统计后得到的定值。
2、 根据权利要求1所述的一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的控制方法，其特征在于从式井组隔水导管的合理綞入深度H。为所述步骤3)中h的最小 值，其计算式为:ll L(固-lnb,)
全文摘要
本发明涉及一种海上丛式井组隔水导管合理锤入深度的控制方法，它包括以下步骤1)根据井场位置的海底土特性资料，计算出钻井隔水导管极限承载力Q的公式；2)根据丛式井组隔水导管之间的距离，计算出群桩效应后钻井隔水导管极限承载力Q<sub>g</sub>的公式；3)依据步骤2)，并结合海上丛式井组井口载荷力W，当Q<sub>g</sub>≥W时，得到丛式井组隔水导管的合理锤入深度h<sub>e</sub>。本发明可根据不同海域海底地质和海上井口间距及井口载荷的具体条件，确定海上丛式井组隔水导管合理锤入深度，满足不同海域丛式井组钻井施工的要求，既减少因丛式井隔水导管入泥深度变化引起的海上复杂事故发生，又避免了经济上的浪费，达到了既安全又经济的目的。
文档编号E21B7/12GK101592030SQ20091008733
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者何保生, 刘书杰, 周建良, 伟 姜, 幸雪松, 进 杨, 王平双, 谢梅波 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心;中国石油大学(北京)