利用示踪气确定钻具刺漏情况和位置的方法与流程

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，是一种利用综合录井技术检测判断钻具是否发生刺漏及准确检测刺漏位置的方法。

背景技术：

钻具刺漏是钻井过程中普遍发生的异常情况，若预报和发现不及时，常会造成严重的井下事故，并造成巨大的经济损失。长期以来，对实时监测得到的各种数据依靠人工进行分析判断，有时会出现漏报、误报和预报不及时的现象，并且预报的可靠程度与操作人员的工作经验有很大的关系，可能会造成因人为因素而带来的事故损失。通过传统的方法在进行正确预报后，未能及时判断钻具刺漏位置，为替换刺漏钻具，通过起钻过程中须对每根钻杆进行仔细检查，增加了非生产时间，使钻井周期加长，钻井成本增加，减缓勘探开发进程。

作者为“翟青岳、钟维刚”等在《天然气工业》期刊文件上发表了一篇题名为“查找钻具刺漏位置的新方法—棕绳结”的期刊文献，其发表日期为2008年09期 。该期刊文献主要公开了以下技术内容：钻具刺漏是困扰钻井生产正常作业的普遍问题,如果不能及时发现并查找刺漏位置,会造成很大的经济损失。为解决钻具刺漏并及时发现查找刺漏位置,在比较气测法、钻具内泵入高黏钻井液、起钻时不停地灌钻井液等查找钻具刺漏方法的基础上,提出一种查找钻具刺漏位置的新方法——"棕绳结",并就"棕绳结"查漏法的制作、原理及使用方法进行了简单的介绍。通过在塔河油气田施工的几口直井发生30余次钻具刺漏的现场试验,采用泵投"棕绳结"的方法成功率达到90%,充分展示了此方法的推广应用前景。以上述期刊文献为代表的现有技术，提出了一种“棕绳结”的检测方法，但在实际应用过程中，其检测结果并不理想，且成本较高，不便于推广应用。

而公开号为“CN204476400U”，公开日为“2015年7月15日”的中国专利文献公开了一种防止钻具事故的钻具刺漏检测分析系统。钻井施工中钻具事故会造成施工单位重大损失，给施工单位财产及人员安全带来损失甚至不可估量，在目前的石油钻井中，钻具刺漏一般只通过人为经验判断，不准确，不及时，容易造成钻井事故。该实用新型提出钻井施工防止钻具事故的钻具刺漏检测分析系统，此系统将检测和分析以及平衡气体为一体，判断准确快速，无误差。包含钻具，与钻具连接的特殊气体检测仪，特殊气体检测仪连接钻具刺漏分析仪，其中，所述钻具刺漏分析仪还连接有钻井循环泵和特殊气体注入器，所述特殊气体注入器一端通过管路连接至钻井，一路通过管道连接至钻井循环泵。

以上述专利文献为代表的现有技术，虽然提出了一种通过检测分析系统来测量是否有刺漏发生的工具，但在实际使用过程中，该检测结果并不能科学地确定是否发生有刺漏，且即使发生刺漏，该刺漏位置也不能准确确定。

技术实现要素：

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种利用示踪气确定钻具刺漏情况的方法，采用本方法能根据示踪气准确、及时地预报钻具发生刺漏事故；同时，本发明还提供了一种利用示踪气确定钻具刺漏位置的方法，本方法根据综合录井测得的气体返出时间，能及时计算出钻具发生刺漏的准确位置，而为工程事故处理提供重要的依据，达到了提高钻井效率，减少钻井周期，降低钻井成本等的目的。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种利用示踪气确定钻具刺漏情况的方法，其特征在于步骤如下：

（1）先测定管路延迟时间t2，它包括气样从脱气器到分析仪器管线中的运行时间和气样分析时间；

（2）将示踪气在接单根时投入钻杆内或直接注入钻井液入口管线内，记下投入或注入后开泵的时间；

（3）在气测仪上记下气测显示的时间，在正常钻进时所述的气测显示的时间为循环一周所用时间t，它包括了气体沿钻具下行时间t0和从环空返至井口的时间t1及管路延迟时间t2；

（4）在钻井过程中，示踪气随钻井液沿钻杆向下运移，如果钻具未发生刺漏，则示踪气将下行到钻头，然后从环空返回地面，这时测得的示踪气从井底返出时间即为迟到时间，在气测曲线上表现为一个单根峰；如果钻具发生刺漏，钻井液的循环会发生“短路”现象，一部分示踪气从刺漏处进入环空返出，另一部分示踪气继续下行至钻头后从环空返至地面，在气测曲线上将出现两个单根峰，第一个单根峰的出峰时间小于循环一周所用时间t，第二个单根峰出峰时间等于循环一周所用时间t，根据气测曲线上出峰的形状判断此时钻具是否发生了刺漏。

所述步骤（1）、（2）、（3）顺序可调换。

所述示踪气为乙炔。

一种利用示踪气确定钻具刺漏位置的方法，其特征在于步骤如下：

（1）先测定管路延迟时间t2，它包括气样从脱气器到分析仪器管线中的运行时间和气样分析时间；

（2）将示踪气在接单根时投入钻杆内或直接注入钻井液入口管线内，记下投入或注入后开泵的时间；

（3）在气测仪上记下气测显示的时间，在正常钻进时所述的气测显示的时间为循环一周所用时间t，它包括了气体沿钻具下行时间t0和从环空返至井口的时间t1及管路延迟时间t2；

（4）在钻井过程中，示踪气随钻井液沿钻杆向下运移，如果钻具未发生刺漏，则示踪气将下行到钻头，然后从环空返回地面，这时测得的示踪气从井底返出时间即为迟到时间，在气测曲线上表现为一个单根峰；如果钻具发生刺漏，钻井液的循环会发生“短路”现象，一部分示踪气从刺漏处进入环空返出，另一部分示踪气继续下行至钻头后从环空返至地面，在气测曲线上将出现两个单根峰，第一个单根峰的出峰时间小于循环一周所用时间t，第二个单根峰出峰时间等于循环一周所用时间t，根据气测曲线上出峰的形状判断此时钻具是否发生了刺漏；

（5）当判断钻具已经发生刺漏后，根据出峰时间确定钻具刺漏的井深。

所述步骤（5）的具体方法如下：正常钻井情况下从环空返至井口的时间t1为迟到时间，发生刺漏的情况下第一个出峰时间t^’小于循环一周所用时间t，第二个出峰时间仍然为循环一周所用时间t；

假设发生刺漏的井深为h，则：

t'=t0^’+t1^’+t2；

t0^’=πd1²h/4Q；

t1^’＝π（D²－d2²）h/4Q；

D——钻头直径，m；

d1——钻具内径，m；

d2——钻具外径，m；

H——井深，m；

Q——钻井泵排量，m³/min；

得到h=4Q(t'- t2)/ π(d1²－d2²+D²)；

由h得到发生钻具刺漏的井深。

所述步骤（1）、（2）、（3）顺序可调换。

所述示踪气为乙炔。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本发明采用步骤（1）-（4）构成的利用示踪气确定钻具刺漏情况的方法，相对于现有技术，能根据示踪气准确、及时地预报钻具发生刺漏事故，由此减少了井下事故对油气田钻井造成的损失。

2、本发明采用（1）-（5）构成的利用示踪气确定钻具刺漏位置的方法，相对于现有技术，根据综合录井测得的气体返出时间，能及时计算出钻具发生刺漏的准确位置，而为工程事故处理提供重要的依据，达到了提高钻井效率，减少钻井周期，降低钻井成本等的目的。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为示踪气在钻具中正常循环示意图；

图2为当钻具中发生刺漏后示踪气在钻具中的循环示意图。

具体实施方式

实施例1

作为检测是否发生钻具刺漏的最佳实施方式，其步骤包括：

（1）先测定管路延迟时间t2，它包括气样从脱气器到分析仪器管线中的运行时间和气样分析时间；

（2）将示踪气在接单根时投入钻杆内或直接注入钻井液入口管线内，记下投入或注入后开泵的时间；

（3）在气测仪上记下气测显示的时间，在正常钻进时所述的气测显示的时间为循环一周所用时间t，它包括了气体沿钻具下行时间t0和从环空返至井口的时间t1及管路延迟时间t2；

（4）在钻井过程中，示踪气随钻井液沿钻杆向下运移，如果钻具未发生刺漏，则示踪气将下行到钻头，然后从环空返回地面，这时测得的示踪气从井底返出时间即为迟到时间，在气测曲线上表现为一个单根峰；如果钻具发生刺漏，钻井液的循环会发生“短路”现象，一部分示踪气从刺漏处进入环空返出，另一部分示踪气继续下行至钻头后从环空返至地面，在气测曲线上将出现两个单根峰，第一个单根峰的出峰时间小于循环一周所用时间t，第二个单根峰出峰时间等于循环一周所用时间t，根据气测曲线上出峰的形状判断此时钻具是否发生了刺漏。

在实际操作过程中，步骤（1）、（2）、（3）顺序可调换。

实施例2

作为检测钻具刺漏位置的最佳实施方式，其步骤包括：

（1）先测定管路延迟时间t2，它包括气样从脱气器到分析仪器管线中的运行时间和气样分析时间；

（2）将示踪气在接单根时投入钻杆内或直接注入钻井液入口管线内，记下投入或注入后开泵的时间；

（3）在气测仪上记下气测显示的时间，在正常钻进时所述的气测显示的时间为循环一周所用时间t，它包括了气体沿钻具下行时间t0和从环空返至井口的时间t1及管路延迟时间t2；

（4）在钻井过程中，示踪气随钻井液沿钻杆向下运移，如果钻具未发生刺漏，则示踪气将下行到钻头，然后从环空返回地面，这时测得的示踪气从井底返出时间即为迟到时间，在气测曲线上表现为一个单根峰；如果钻具发生刺漏，钻井液的循环会发生“短路”现象，一部分示踪气从刺漏处进入环空返出，另一部分示踪气继续下行至钻头后从环空返至地面，在气测曲线上将出现两个单根峰，第一个单根峰的出峰时间小于循环一周所用时间t，第二个单根峰出峰时间等于循环一周所用时间t，根据气测曲线上出峰的形状判断此时钻具是否发生了刺漏；

（5）当判断钻具已经发生刺漏后，根据出峰时间确定钻具刺漏的井深；具体方法如下：正常钻井情况下从环空返至井口的时间t1为迟到时间，发生刺漏的情况下第一个出峰时间t^’小于循环一周所用时间t，第二个出峰时间仍然为循环一周所用时间t；

假设发生刺漏的井深为h，则：

t'=t0^’+t1^’+t2；

t0^’=πd1²h/4Q；

t1^’＝π（D²－d2²）h/4Q；

D——钻头直径，m；

d1——钻具内径，m；

d2——钻具外径，m；

H——井深，m；

Q——钻井泵排量，m³/min；

得到h=4Q(t'- t2)/ π(d1²－d2²+D²)；

由h得到发生钻具刺漏的井深。

在实际操作过程中，步骤（1）、（2）、（3）顺序可调换。

实施例3

作为本发明的一具体应用实例，参照说明书附图，实际操作中，先测定管路延迟时间，在脱气器入口处注入一定浓度的甲烷或混合气样，记录注入时间和出峰时间，两者时间差即为管路延迟时间t2，它包括气样从脱气器到分析仪器管线中的运行时间和气样分析时间。

在钻井过程中，将示踪气（如乙炔）注入到钻井液中，随钻井液沿钻杆向下运移，如果钻具未发生刺漏，则示踪气将下行到钻头，然后从环空返回地面，这时测得的示踪气从井底返出时间即为迟到时间，在气测曲线上表现为一个单根峰。如果钻具发生刺漏，钻井液的循环会发生“短路”现象，一部分示踪气将从刺漏处进入环空返出，另一部分将继续下行至钻头后从环空返至地面，在气测曲线上将出现两个单根峰，第一个出峰时间小于循环一周时间，第二个出峰时间等于循环一周时间。可以根据出峰形态判断钻具是否刺漏。并根据公式h=4Q(t'- t2)/ π(d1²－d2²+D²)计算出发生刺漏的井深h。

本方法将有指示性的气体作为示踪气，在气测曲线图中根据曲线形态实时检测钻进情况，及时预报钻具发生刺漏事故，减少井下事故带来的损失。

在利用气测曲线检测到发生刺漏事故时并根据综合录井测得的气体返回时间，并及时的根据气测曲线计算出钻具发生刺漏的井深，对发生事故的井深做出预测，对工程事故处理有重大意义，根据本发明的方法，极大降低人力物力成本，有效缩短钻井周期。