一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法，包括：根据地面测量仪表结合水力学模型，模型实时得出井底压力的计算值；由井底压力随钻测量仪器得到井底压力的实时测量数据；对地面实时测量得到井底压力的计算值与井下测量实时数据进行多项式拟合，修正地面测量实时计算井底压力模型；利用修正后的地面测量实时计算井底压力模型结合地面测量进行井底压力的实时跟踪，并与井底压力随钻测量实时数据进行比对，进而自动判断井底压力随钻测量数据的真伪。本发明参数容易测得；采用多项式拟合的方法实现自动识别压力测量数据的真伪，有效预知井壁坍塌及破裂等风险，通过对井底压力的控制，可以及时排除风险，保障安全生产。
【专利说明】
一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法
技术领域
[0001] 本发明属于钻井施工技术领域，尤其涉及一种井底压力随钻测量真伪实时识别方 法。
【背景技术】
[0002] 井底压力又称环空压力，井底环空压力与地层压力的平衡关系是影响钻井作业安 全的重要因素，因此实时准确的测量井底压力尤为重要。目前测量井底压力的方法主要有 两种，一种是利用地面测量的参数，通过经验公式求得，其缺点是由于井下工况比较复杂， 其计算结果往往不够准确。另一种是利用井底压力随钻测量仪器实现对井底压力的实时测 量，给予钻井作业者提供井下复杂情况的及时预警，从而实现快速、高效、安全钻井作业的 目的，同时降低钻井作业成本及钻井作业的风险。
[0003] 但是井底压力随钻测量技术同时会存在不足之处，在某些恶劣环境下（例如高温 高压），井底压力随钻设备并不能正常工作，其上返的井底压力测量值可能与井底压力真实 值有很大的偏差，导致无法从井底压力上及时准确的反映井下可能发生的风险。因此必须 对其上返数据的真伪进行实时判断，目前还只能通过人工来判断其上返数据的真伪，对现 场的施工人员提出了很高的要求，实现人工实时的判断数据的真伪，难度极大，目前没有上 返数据真伪的自动识别的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法，旨在解决目前 井底压力随钻测量通过人工来判断其上返数据的真伪，对现场的施工人员要求很高，难度 极大的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法，对井底压力随 钻测量仪器上返到地面的数据，结合水力学模型得到的井底压力计算值进行多项式拟合法 处理，建立井底压力修正模型，实现井底压力随钻测量数据真伪的自动判断所述井底压力 随钻测量真伪实时识别方法包括以下步骤：
[0006] 步骤一，根据地面测量仪表结合水力学模型在下入仪器之前，对井底环空压力要 初步的推算，这里使用的是根据范宁-达西公式：
[0007]
推导计算的得循环压耗计算模型：
[0009] 式中P1-一循环压耗(Pa);
[0010] d--管内径(m);
[0011] Dp--管外径(m);
[0012] D--井眼直径(m);
[0013] P一一泥浆密度(kg/m3);
[0014] L一一管路长度(m);
[0015] f一一范宁水力摩阻系数；
[0016] V一一泥浆在管路的平均流速，m/s。
[0017] 用这个公式可以对环空压力进行一个大概的估算，但是由于现场工况很复杂，为 了精确地得到环空压力数据，必须要下入环空压力随钻测量仪器来实时测量。
[0018] 步骤二，由井底压力随钻测量仪器得到井底压力的实时测量数据；
[0019] 步骤三，对地面实时测量得到井底压力的计算值与井下测量实时数据进行多项式 拟合，修正地面测量实时计算井底压力模型；
[0020] 步骤四，利用修正后的地面测量实时计算井底压力模型结合地面测量进行井底压 力的实时跟踪，并与井底压力随钻测量实时数据进行比对，进而自动判断井底压力随钻测 量数据的真伪。
[0021] 进一步，所述步骤二具的水力学模型：
[0022] 井底压力为Pa，影响Pa的参数有:钻杆内摩擦系数Fa，钻杆内平均流速V a，钻井液密 度P，井深L，井筒内径D2，钻柱外径Di，在这些参数中，摩擦系数Fa，井深L，井筒内径D 2，钻柱 外径〇:在现场直接读出，而钻杆内平均流速Va，钻井液密度P需要在现场实时测量。
[0023] 进一步，所述步骤四中自动判断井底压力随钻测量数据的真伪包括：
[0024]
将井底压力估计值，以及历史测量值整理，共修正η个数 据，确定拟合次数k，将要修正的历史数据(u，pai)代入，列表计算得线性方程组：
[0026] 该线性方程组为正定矩阵，因此存在唯一解，求出a^a^as. . . .ak;
[0028] 式中Pa为井底压力，L为井深。
[0029] 本发明的另一目的在于提供一种所述井底压力随钻测量真伪实时识别方法的装 置，所述装置具体包括：
[0030] 密度传感器装在泥浆池，密度传感器是电流型的传感器，采用微差压技术测量石 油钻井泥浆密度的变化。
[0031] 栗冲传感器采用钻井用泥浆栗为往复式泥浆栗，可用固定支架安装在泥浆栗的传 动轴的端面处。
[0032] 本发明提供的井底压力随钻测量真伪实时识别方法，所涉及到的参数，在控压钻 井实际施工时比较容易测得，只需测得钻井液粘度，钻井液密度，栗排量，以及现场的井筒， 与钻柱的尺寸参数便可以通过水力学模型计算出当前的井底压力，然后采用多项式拟合的 方法实现自动识别压力测量数据的真伪，可以通过此方法改善了以前人工判断数据真伪不 够及时等缺陷，从而精确地的得到当前井底压力，尤其是对深井作业遇到的窄密度窗口问 题，可以有效预知井壁坍塌及破裂等风险，通过对井底压力的控制，可以及时排除风险，保 障安全生产。此外得到精确的压力趋势曲线，对邻井的钻井设计也有很大的帮助。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明实施例提供的井底压力随钻测量真伪实时识别方法流程图。
[0034] 图2是本发明实施例提供的井底压力随钻测量真伪实时识别装置结构示意图。
[0035] 图3是本发明实施例提供的井底压力随钻测量真伪实时识别装置安装示意图。 [0036]图4是本发明实施例提供的压力修正效果示意图。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0038] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0039] 如图1所示，本发明实施例的井底压力随钻测量真伪实时识别方法包括以下步骤：
[0040] S101:根据地面测量仪表结合水力学模型，模型实时得出井底压力的计算值；
[0041 ] S102:由井底压力随钻测量仪器得到井底压力的实时测量数据；
[0042] S103:对地面实时测量得到井底压力的计算值与井下测量实时数据进行多项式拟 合，修正地面测量实时计算井底压力模型；
[0043] S104:利用修正后的地面测量实时计算井底压力模型结合地面测量进行井底压力 的实时跟踪，并与井底压力随钻测量实时数据进行比对，进而自动判断井底压力随钻测量 数据的真伪。
[0044] 其中对于步骤S102中的水力学模型：
[0045]井底压力为Pa，影响Pa的参数有:钻杆内摩擦系数Fa，钻杆内平均流速V a，钻井液密 度P，井深L，井筒内径D2，钻柱外径Di，在这些参数中，摩擦系数Fa，井深L，井筒内径D 2，钻柱 外径〇请卩可以在现场直接读出，而钻杆内平均流速Va，钻井液密度P需要在现场实时测量。 [0046]在步骤S104中，为了实现自动识别压力测量数据的真伪，在通过水力学模型得到 井底压力的计算值后，结合井底压力随钻测量仪器的测量数据采用多项式拟合法，实现井 底压力测量数据真伪的自动识别。
[0047]
井底压力估计值，以及历史测量值整理，假设共修正η个 数据，确定拟合次数k，将要修正的历史数据(u，pai)代入，列表计算可得线性方程组：
[0049] 该线性方程组为正定矩阵，因此存在唯一解。求出&〇，犯，&2· · · .ak。
[0051 ]式中pa为井底压力，l为井深。
[0052]自动识别的实时方法是利用修正后的地面测量实时估算井底压力模型结合地面 测量进行井底压力的实时跟踪，如果接下来的测量值与拟合值相差过大，则认为其测量不 准确，将其筛掉。
[0053]本发明所需参数的地面测量方案，装置安放示意图见图2。
[0054]密度传感器装在泥浆池，密度传感器是电流型的传感器，采用微差压技术测量石 油钻井泥浆密度的变化。
[0055] 栗冲传感器采用钻井用泥浆栗为往复式泥浆栗，可用固定支架安装在泥浆栗的传 动轴的端面处。
[0056] D2井筒内径，Di钻柱外径等钻具尺寸以及钻井泥浆粘度参数参数由现场情况给出。 [0057]密度传感器装在泥浆池，密度传感器是电流型的传感器，采用微差压技术测量石 油钻井泥浆密度的变化。
[0058]栗冲传感器采用钻井用泥浆栗为往复式泥浆栗，可用固定支架安装在泥浆栗的传 动轴的端面处。
[0059]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种井底压力随钻测量真伪实时识别方法，其特征在于，所述井底压力随钻测量真 伪实时识别方法对井底压力随钻测量仪器上返到地面的数据，结合水力学模型得到的井底 压力计算值进行多项式拟合法处理，建立井底压力修正模型，实现井底压力随钻测量数据 真伪的自动判断。2. 如权利要求1所述的井底压力随钻测量真伪实时识别方法，其特征在于，所述井底压 力随钻测量真伪实时识别方法包括以下步骤： 步骤一，根据地面测量仪表结合水力学模型，对井底环空压力要初步的推算，使用的是 根据范宁-达西公式：推导计算的得循环压耗计算模型： 式中pi--循环压耗Pa;d--管内径m; DP--管外径m; D一一井眼直径m; P一一泥浆密度kg/m3; L--管路长度m; f一一范宁水力摩阻系数； V一一泥浆在管路的平均流速，m/s; 对环空压力进行估算，模型实时得出井底压力的计算值； 步骤二，由井底压力随钻测量仪器得到井底压力的实时测量数据； 步骤三，对地面实时测量得到井底压力的计算值与井下测量实时数据进行多项式拟 合，修正地面测量实时计算井底压力模型； 步骤四，利用修正后的地面测量实时计算井底压力模型结合地面测量进行井底压力的 实时跟踪，并与井底压力随钻测量实时数据进行比对，进而自动判断井底压力随钻测量数 据的真伪。3. 如权利要求2所述的井底压力随钻测量真伪实时识别方法，其特征在于，所述步骤二 具的水力学模型： 井底压力为Pa，影响Pa的参数有:钻杆内摩擦系数Fa，钻杆内平均流速V a，钻井液密度P， 井深L，井筒内径D2,钻柱外径Di，摩擦系数?3，井深L，井筒内径D2,钻柱外径Di在现场直接读 出，而钻杆内平均流速V a，钻井液密度P需要在现场实时测量。4. 如权利要求2所述的井底压力随钻测量真伪实时识别方法，其特征在于，所述步骤四 中自动判断井底压力随钻测量数据的真伪包括：将井底压力估计值，以及历史测量值整理，共修正η个数据，确 定拟合次数k，将要修正的历史数据(U，Pai)代入，列表计算得线性方程组：该线性方程组为正定矩阵，因此存在唯一解，求出a^a^as. . . .ak;式中Pa为井底压力，L为井深。5. -种如权利要求1所述井底压力随钻测量真伪实时识别方法的装置，其特征在于，所 述装置具体包括： 密度传感器装在泥浆池，密度传感器是电流型的传感器，采用微差压技术测量石油钻 井泥浆密度的变化； 栗冲传感器采用钻井用泥浆栗为往复式泥浆栗，可用固定支架安装在泥浆栗的传动轴 的端面处。
【文档编号】E21B47/00GK105927208SQ201610270720
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】梁海波, 杨明嵛, 郭智勇, 张禾, 万永胜, 邓中强, 孙语岐, 邹佳玲, 张弓, 王智, 徐少枫, 李国亮, 谭芸
【申请人】西南石油大学