一种井筒内含裂隙地层位置的分析方法与流程

本发明涉及一种井筒内含裂隙地层位置的分析方法。

背景技术：

目前国内油气资源的勘探开发中，常常遇到钻遇含裂隙地层导致井内常发生漏失或涌水情况，而埋深较浅的煤层气排采中会遇到上部含水层窜流至煤层的情况。

针对上述工程中遇到的问题，十分有必要提出一种快速准确的获得漏失层或涌水层的位置、可以定量的计算出相应的漏失量或涌水量的分析方法，为油气资源勘探开发中含裂隙地层快速提出解决漏失或涌水对策提供有力的技术支撑。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种井筒内含裂隙地层位置的分析方法，该方法通过在井筒中特定位置放置压力传感器，利用传感器采集该位置处的液压值，通过分析液压随时间的变化曲线、液压变化率随时间的变化曲线、井筒内动液面随时间的变化曲线快速准确分析出含裂隙地层井筒漏失或涌水的位置，并根据井筒的尺寸计算出各处漏失量或涌水量。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种井筒内含裂隙地层位置的分析方法，步骤如下：

s1、在井筒内下放压力传感器，校正压力传感器的下放垂深h；

s2、采集井底液压随时间变化的数据；

s3、收集井筒内流体并测定其密度；

s4、计算分析井筒内压力传感器数据；

s5、确定井筒内各漏失层或涌水层的位置；

s6、计算井筒内各漏失层或涌水层相应的漏失量或涌水量q；

进一步的，收集井筒内流体并测定其密度时根据其实际情况可以分为以下几种情况考虑：

a1、如果钻井过程中井筒内发生漏失情况，则井筒内流体密度值即为钻井液的密度值；

a2、如果钻井过程中井筒内发生涌水情况，则需收集井筒内不同位置处的流体样品，测定各流体样品的密度并计算出平均值作为井筒内流体的密度；

a3、如果煤层气井发生涌水情况，则井筒内流体密度值即为排采产出水的密度值；

进一步的，计算分析井筒内压力传感器数据步骤如下：

s4.1、根据步骤s2采集的井底液压数据，作出压力传感器处井筒内液压p随时间t的变化曲线，并作出井底液压变化率dp/dt随时间t的变化曲线；

s5.2、根据步骤s3确定对应油气井井筒内流体的密度值ρ、步骤s2中采集的井筒内液压p、步骤s1中压力传感器的下放垂深h作出井筒内液面垂深h随时间t的变化曲线；

进一步的，井筒内液面垂深h计算公式如下：

进一步的，确定井筒内各漏失层或涌水层的位置方法如下：

s5.1、根据步骤s4.1中作出的井底液压变化率dp/dt随时间t的变化曲线，曲线上的拐点数量即为漏失层或涌水层的数量；

s5.2、根据步骤s4.2中作出的井筒内液面垂深h随时间t的变化曲线，结合步骤s4.1中作出的井底液压变化率dp/dt随时间t的变化曲线上拐点的处的垂深即可判断各漏失层或涌水层的垂深，再根据垂深对应的实际井深，即为各漏失层或涌水层的位置；

进一步的，计算井筒内各漏失层或涌水层相应的漏失量或涌水量q方法如下：

s6.1、根据步骤s5获取的各漏失或涌水层的位置，计算出井筒内漏失或涌水层的间距δh；

s6.2、根据井筒的半径r、井筒内液面在各漏失层或涌水层的位置间变动所需的时间δt计算出对应的漏失量或涌水量q；

进一步的，对于收集井筒内流体并测定其密度时几种不同的情况，计算漏失量或涌水量q时分为以下两种步骤：

s6.21、对于a1、a2两种情况计算漏失量或涌水量q时，根据以下公式计算：

s6.22、对于a3情况计算漏失量或涌水量q时，根据以下公式计算：

式中，r为技术套管的内半径，rout为油管外半径，rin为油管内半径，rr为光杆的半径。

本发明的有益效果在于：只需在井筒底部安置压力传感器，并获取液压数据即间接获得漏失层或涌水层的位置及对应的量，高精确的液压数据和短间隔的数据采集可获取准确拐点，有助于为工程技术人员决定相应的方案对策提供有力的技术支撑。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明中煤层气井第一次涌水数据分析结果；

图3是本发明中煤层气井第二次涌水数据分析结果；

图4是本发明中煤层气井第三次涌水数据分析结果；

图5是本发明中煤层气井三个涌水层位置及液面变化示意图；

图6是本发明中煤层气井三个涌水层位置及涌水量分析计算结果；

表1是本发明中各涌水层位置计算结果；

表2是本发明中各涌水层涌水量计算结果。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

以高含水煤层气井为例对本发明进行说明。

第一步：选择某一高含水煤层气井作为研究对象；

第二步：在该气井井筒内安装压力传感器，并准确校正压力传感器的垂深h；

第三步：利用井内压力传感器采集了三次停泵时井筒内液压变化数据，以第一次采集的数据为例；

第四步：对采集结果进行分析计算，作出压力传感器处井筒内液压p随时间t的变化曲线，并作出井底液压变化率dp/dt随时间t的变化曲线如图2所示，其中dp/dt随时间变化的曲线反映了井筒内涌水层的补给速率，根据压力的变化率dp/dt值的变化情况判断涌水层位置的变化情况，变化情况分析如下所述：dp/dt值正向变大，说明“外源水”开始侵入井筒；dp/dt值达到最大值，说明此时的液面位置开始接触第一涌水层a；dp/dt值正向下降，说明液面高过第一涌水层a；dp/dt值正向下降转折点，说明井筒内液面开始接触第二涌水层b；dp/dt值正向趋于稳定时，说明液面趋于稳定d，此时的液面几乎接近地表；dp/dt值负向变大，说明了液面开始下降；dp/dt值负向转折c点，说明排采速度和补给速度开始僵持，正由于液面降到了第二涌水层处b，补给水量开始增多，导致液面降低变慢；变化率负向趋于稳定，说明井内液柱与井外液面高度重新建立了平衡。

第五步：根据第四步的分析，结合图2计算各涌水层的位置及涌水量：

a.第一涌水层：dp/dt曲线的峰值在0.0128～0.0124mpa/min间变化，而对应的液压p为0.704～0.896mpa，第一涌水层的位置变化范围为115.7～134.8m停泵以后液面上升的高度δh1为34.1～53.3m，该过程需要的时间t是30～45min，则井筒内的增加的流体体积v1计算公式如下：

v1＝s·δh1

s＝πr²-π(rout²-rin²)-πrr²

式中s是井筒内的有效液体截面积，v1是井筒内增加的流体体积(三个涌水层的涌水量总和)，δh1静液面位置到第一涌水层的上升高度，r为井筒的半径，rout为油管外半径，rin为油管内半径，根据煤层气井涌水量q计算公式算出的第一涌水层处的三个涌水层的总涌水量为1.07m³/h；

b.第二涌水层：dp/dt曲线的拐点在0.0040～0.0032mpa/min间变化，而对应的液压p为1.378～1.446mpa，第二涌水层的位置变化范围为60.7～67.5m，停泵以后液面上升的高度δh2为55.0～67.3m，该过程需要的时间t是90～85min，根据a中v1计算公式和煤层气井涌水量q计算公式算出第二涌水层处上面两个涌水层的总涌水量为0.65m³/h；

c.第三涌水层：液柱的压力为1.928mpa，对应的液面上升高度为60.7～67.5m，该过程需要的时间t是385～390min，根据a中v1计算公式和煤层气井涌水量q计算公式算出第一涌水层处的涌水量为0.16m³/h。

根据上述计算得到第三涌水层涌水量为0.16m³/h，第二涌水层涌水量为0.49m³/h，第一涌水层的涌水量为0.42m³/h。

重复上述过程计算第二次采集数据和第三次采集数据的结果，如图3、图4所示，将三组计算结果制成表格，如表1、表2所示，该煤层气井停泵后液面上升示意图见图5，该煤层气井三个涌水层位置及涌水量分析计算结果见图6。

表1

表2。