专利名称：一种钻井井深的精确录取方法
技术领域：
本发明是一种精确确定钻井井深的录井方法，属于石油天然气和地质钻井范畴。现代录井技术在基础理论，应用设备和软件等方面都在不断地完善和改进。但在钻井过程中，在某些特殊工况下，基于没有完善的理论基础做保证，现场录井软件还没有解决如何准确地记录“井深”这一最基本和最重要参数的问题，例如(1)当因某种原因，在以某一钻压(如200KN)钻进时，突然停转盘并上提钻具，大钩负荷为150吨，重新下放钻具使钻头接触井底，并逐渐增加钻压钻进，如果钻压(如180KN)小于提起前的钻压，虽然已开始钻进，由于方入未达到提起前的数值，录井仪认为不是在钻进，屏幕显示的“工作状态”为“钻头离开井底”(BIT OFF BOTTOM)，“钻压”为“0 KN”，“大钩负荷”为“1320 KN”。而此时的实际情况是(根据钻井用马丁代克仪表)“工作状态”为“钻进”(DRILLING)，“钻压”为“180 KN”，“大钩负荷”为“1320 KN”。如果保持较小钻压(180 KN)钻进，只有在方入等于或大于提起前的方入时，录井才认为是以180 KN的钻压钻进。在这种情况下，存在三个明显的矛盾a.录井仪与马丁代克仪表的不一致；b.在钻具未发生变化的情况下，大钩负荷减少值刚好等于钻压值，而“钻压”却为“0 KN”，那么大钩负荷减少值到哪里了呢？c.为什么只有在方入等于或大于提起前的方入时，录井才认为开始钻进，而且钻压立即显示为180 KN，不是逐渐从小到大增加的？(2)若因某种原因造成一定吨位的溜钻(如280KN)，提起后以正常钻压恢复钻进(如200KN)，也存在类似第一种情况的矛盾。上述问题经常发生在接单根，井下突然的蹩跳钻，地面设备故障等重新恢复钻进后。例如由于地层原因多次反复出现严重的蹩跳钻现象，不得不频繁上提钻具并改变钻进参数，而录井经常无法正确反映井下实际工作状况和参数，如果井较深，地层坚硬，可钻性差，方入恢复需要很长时间，因此录井仪器在很长时间内无法正确工作。如果进行手动调节和参数设定，会使井深误差忽小忽大。到目前为止，录井界对如何实现在任何情况下都能准确地描述井深，还没有较为全面的研究，所有的现场应用都是用转盘面以下钻具的总丈量长度来粗略表示。普遍认为上述描写的问题确实存在，是在较短时间内的问题，几乎不影响录井和作业。有的专家认为要考虑钻具在井内的自然伸长，推荐在钻具的总丈量长度上附加千分之一，但在计算机录井中没有应用。在录井设备和技术更加先进的今天，如果不能准确地计算井深，其它参数的精度也就无从谈起。本发明基于对造成泥浆录井井深误差和工况错误的原因分析钻具在井内的伸缩是造成方入随钻压和扭矩变化的根本原因，即钻具在长度方向上的弹性形变(伸长或缩短)就是造成泥浆录井中“深度”误差的原因。影响因素有1.钻具总长度(或井深)，钻具越长，伸缩越大；2.钻具弹性(即钢级)，弹性越好，伸缩越大；3.钻压，钻压越大，缩短越大；4.转盘扭矩，扭矩越大，缩短越大，但与钻压比影响甚小。本发明的井深″标定″方法包括下列步骤1.计算钻具自由伸长量按井内实际使用钻具的物理和机械性能和受力，计算钻具在自由悬挂时的伸长量。主要计算钻杆部分的伸长量，由于钻铤相对整个钻具而言其长度很小且刚度很大，可不计钻铤部分，其误差在允许精度以内。其计算方法已广为人知。2.″吨位井深″与实际井深确定一个新的定义″吨位井深″，英文可定义为(Ton-Depth)，即在某一钻压值时，转盘面以下的钻具的总长度(丈量长度加上伸长量)加上方入值。单位是米/若干吨。″吨位井深″只有在钻头接触井底的状态下才能提及，不同的钻头吨位对应不同的″吨位井深″值，严格符合虎克定律。
HT＝L+ΔL+K(1)式中HT 吨位井深，米/若干吨L 钻具总丈量长度，米ΔL 钻具的自由伸长量，米K 方入，米3.井深标定步骤(1)司钻将提离井底的钻具慢慢下放接触井底，并逐渐地分级加压到某一钻压，在这个过程中由录井仪自动采集至少三个以上点的钻压值和对应的方入数据，注意排除因摩擦力等原因引起的坏点；
(2)绘出如附
图1的曲线，计算曲线方程的斜率a和截距b值；(3)计算出所用钻具的自由伸长量ΔL；(4)将上述数据汇入数据采集程序，钻进中任何情况下的准确计算井深H＝L+ΔL+(b+(K-K1))(2)式中H井深，米L钻具总丈量长度，米ΔL 钻具的自由伸长量，米b图1的初始方入，米K钻进时任一点的方入，米K1 对应K相同钻压的校正方入，米标定曲线仅是一个特定井深的曲线，各不同井深的曲线相互平行，即具有相同的斜率a值，不同的b值，式(2)中(K-K1)表示与标定井深相比的进尺。在这种情况下仅将进尺(K-K1)值加上b值而成为新的b值，可以每单根或每提起一次在计算机内自动进行一次。可见，″吨位井深″与实际井深不是一回事，前者指转盘以下钻具的总长度加上方入值，而后者则是井眼的实际深度。仅当钻头接触井底但钻压为零时，″吨位井深″才等于实际井深。也就是说K与b的关系意味着工作状态。
K-b＞0以一定的钻压钻进；K-b＝0钻头接触井底，但钻压为零；K-b＜0钻头提离井底。之所以将此方法称为“井深标定法”，就是因为存在″吨位井深″与实际井深这两个值，而实际井深的计算又必须先对钻压—方入曲线的a，b值进行标定。4.标定井深的条件在连续的钻井作业中如果井深变化较小，钻具没有改变，钻井参数基本一致，可使用相同的标定数据，在下列情况下必须重新标定(1)改变钻具结构(包括钻头型号)；(2)井深变化幅度较大，对钻具的自由伸长量有影响；(3)钻井参数有较大调整，超出标定范围；(4)泥浆的密度，粘度等主要参数有较大改变；(5)经过特殊作业；(6)录井更换或重新标定传感器等。
权利要求
1.一种用于石油天然气和地质钻井领域的精确确定钻井井深的录井方法。其特征在于在计算钻井井深时，同时考虑钻具的弹性伸长和承受钻压时的相对缩短，通过对钻压和方入的关系进行标定。
2.根据权利要求1所述的钻压和方入的标定方法，其特征在于司钻将提离井底的钻具慢慢下放接触井底，并逐渐地分级加压，在这个过程中采集至少三个以上点的钻压值和对应的方入数据，绘出钻压—方入曲线，计算曲线的斜率a和截距b值，将上述数据汇入数据采集程序作为标定数据。
3.根据权利要求2所述的标定数据，判断钻头工作状态，并在钻井过程中根据钻井工况和井深的变化进行更新。
全文摘要
本发明是一种用于石油天然气和地质钻井“井深”参数的录井方法,在钻井过程中的各种工况下,都能准确地记录“井深”和确定工作状态。该方法考虑了钻具的弹性伸长和缩短,确定了“吨位井深”的概念,通过钻具实际拉伸试验确定标定数据,再进行计算。标定过程简单,通过录井设备自动采集并整理数据,也可手工完成。
文档编号E21B47/04GK1197881SQ97104079
公开日1998年11月4日 申请日期1997年4月25日 优先权日1997年4月25日
发明者张云 申请人:张云