精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法及装置与流程

本发明涉及油气开发钻完井工程，具体是关于一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法及装置。

背景技术：

1、随着油气开发逐步走向深地和深海，钻完井过程中的地质条件也更加复杂。在固井过程中，经常面临窄安全压力窗口的问题。如果井筒流体密度不合适，固井过程将存在巨大的安全隐患，特别在页岩油气开发中，存在溢漏同存的复杂工况。然而，通过调整水泥浆的密度也无法满足作业需求。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法及装置，能够解决溢漏同存风险地层的固井问题。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，包括如下步骤：

4、明确作业区的地层信息，并获取现场作业的水泥浆柱结构和井筒内钻井液的密度及流变参数，设计好对应的固井浆柱注入参数；

5、基于作业区的地层信息、现场作业的水泥浆柱结构和井筒内钻井液的密度及流变参数以及对应的固井浆柱注入参数，根据不同的流体参数和井筒尺寸信息，开展井筒水力学计算，随着水泥浆注入，钻井液被顶替出井筒，当水泥浆从套管内进入地层与套管之间的环空后，井底压力逐步增大，接近甚至大于地层破裂压力，初步识别漏失风险；

6、当存在漏失风险时，保持其他条件不改变，开展钻井液降密度设计，通过设置一系列的钻井液密度，可以计算出井底的压力分布，并绘制降密度工况下的井底压力示意图，确定当钻井液密度为设定值时，井底压力和地层孔隙压力接近；

7、在井筒内钻井液密度为设定值时注入水泥浆柱序列，通过降钻井液密度的方法，直到固井流体注入过程中不存在压漏风险，此时的钻井液密度为循环降密度工况下的密度临界值，同时，通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力，直至后期水泥浆柱进入环空停止施加回压。

8、所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，优选地，所述作业区的地层信息为：

9、井眼轨迹、井身结构以及地层的三压力剖面。

10、所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，优选地，所述通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力中的井底压力是通过以下方式进行计算的：

11、

12、其中，i为浆柱序列类型；hi为i类型浆柱的高度；ρi为i类型浆柱的密度；f为摩阻系数；v为环空浆柱速度；dw为井筒直径；dco为套管外径；pa为井口回压；n为浆柱序列内各流体的序号。

13、所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，优选地，所述通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力中的井口施加回压值即为井底压力所需恒定值和固井流体注入过程井底压力计算值之间的差值。

14、本发明还提供一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化装置，包括：

15、第一处理单元，用于明确作业区的地层信息，并获取现场作业的水泥浆柱结构和井筒内钻井液的密度及流变参数，设计好对应的固井浆柱注入参数；

16、第二处理单元，用于根据不同的流体参数和井筒尺寸信息，开展井筒水力学计算，随着水泥浆注入，钻井液被顶替出井筒，当水泥浆从套管内进入地层与套管之间的环空后，井底压力逐步增大，接近甚至大于地层破裂压力，初步识别漏失风险；

17、第三处理单元，用于当存在漏失风险时，保持其他条件不改变，开展钻井液降密度设计，通过设置一系列的钻井液密度，可以计算出井底的压力分布，并绘制降密度工况下的井底压力示意图，确定当钻井液密度为设定值时，井底压力和地层孔隙压力接近；

18、第四处理单元，用于在井筒内钻井液密度为设定值时注入水泥浆柱序列，通过降钻井液密度的方法，直到固井流体注入过程中不存在压漏风险，此时的钻井液密度为循环降密度工况下的密度临界值，同时，通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力，直至后期水泥浆柱进入环空停止施加回压。

19、本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法步骤。

20、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法步骤。

21、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

22、本发明在确定的固井浆柱序列下，通过水力学计算，设计出无压漏风险的最大钻井液密度，结合精细控压固井技术，解决了溢漏同存风险地层的固井问题。

技术特征：

1.一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，其特征在于，所述作业区的地层信息为：

3.根据权利要求1所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，其特征在于，所述通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力中的井底压力是通过以下方式进行计算的：

4.根据权利要求1所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法，其特征在于，所述通过精细控压固井装置，对井口施加回压，以使井底压力始终大于地层的孔隙压力中的井口施加回压值即为井底压力所需恒定值和固井流体注入过程井底压力计算值之间的差值。

5.一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化装置，其特征在于，包括：

6.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法步骤。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4任意一项所述精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法步骤。

技术总结
本发明涉及一种精细控压固井技术浆柱结构设计与优化方法及装置，其中方法在确定的固井浆柱序列下，通过水力学计算，设计出无压漏风险的最大钻井液密度，结合精细控压固井技术，解决了溢漏同存风险地层的固井问题。

技术研发人员：任美鹏,李中,杨向前,马英文,王雪瑞,孙宝江,武治强,郭华,殷志明,高永海,张兴全,侯亚南,王隽妍,田得强
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15