油气上窜速度计算方法与影响因素.pdf

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1、油气上窜速度计算方法与影响因素蒋锐(中国石油西南油气田公司工程技术研究院，四川广汉618300)摘要：油气上窜的速度反映了钻开油气层能量的大小，其准确性不仅直接关系到钻井施工的井控安全，而且与评价和保护好油气层也有密切的关系。为了确保施工井控安全和后效原始资料准确，本文通过对油气上窜速度计算其中存在误差原因的分析，从如何确定关键计算参数出发，提出了完善油气上窜速度计算的具体方法和措施，关键词：油气上窜速度；影响因素；计算方法油气上窜是指钻开油气层后，在油气层压力与钻井液液柱压力的压差作用下，油气进入钻井液并沿井简向上移动的现象。单位时间内

2、油气上窜的距离称为油气上窜速。油气上窜速度直接反映了油气活跃程度和井底压差的大小，通过对油气上窜速度的分析，达到对油气层压力和储集物性评价、优化钻井液密度达到近平衡钻井、保护油气层和保证井控安全的目的。然而，油气上窜速度计算不准确极易导致严重的井喷、井涌等井控事故或钻井液密度不合理造成油气层污染现象。1传统油气上窜速度计算与影响因素油气上窜速度的计算一般有2种方法：迟到时间法和体积法。1．1迟到时间法：(H／m]￡。在上式中：v=油气上窜速度，单位：-，1／11；H油=油气层中部深度，单位：m；H钻=循环钻井液时钻头的深度，单位：m；t1

3、=钻井液迟到时间，单位：min；t2=开泵循环至见油气显示的时间，单位：min；t3=钻井液静止时间，单位h。影响迟到时间法的因素从1式可以得出计算油气上窜速度的主要参数为H油、H钻、11、t2、t3，其中H油、H钻和t3均为已知数，则主要影响因素则是t1和t2。由于在正常钻进的循环过程中，钻井液在环空中的返速是非常快的，最高可达几十米每分钟，因此见油气显示时间的时间点的卡取就变得非常重要，在以前，观察油气显示的时间点主要靠人的肉眼，误差较大，目前则利用气测的显示情况来计算，误差变得相对较小。影响t1的因素较多，其中，排量对迟到时间的求取

4、影响非常大。下钻到井底开泵之前，钻井液的静止时间已经很长了，钻井液的粘度也已经很高了，为了防止开泵所带来的异常高泵压将地层蹩漏，首先缓慢开泵，用小排量循环一定时间后方能适当加大排量再慢慢提高至正常排量。此时的迟到时间比正常钻井时实测的迟到时间明显要大。迟到时间是在正常钻井时实测的，一般情况下，常规的测点即50m一100m测一点并不能正确的计算出油气上窜时钻头位置的迟到时间。因此此时的迟到时间的误差是造成油气上窜速度计算的误差大的主要原因，甚至出现负值。1．2体积法V=[H油一(Q。T／q)】厂r静(2)在上式中，V=油气上窜速度，单位：Ⅱ

5、1／}l；H油=油气层中部深度，单位：m；Q=循环排量，单位：m3／“n；q=环空平均容积，单位：m3／min；T=从开泵循环至见油气显示的时间，单位：min；T静=钻井液静止时间，即上次停泵至本次开泵的时间，单位：h。体积法的影响因素从2式可以得出其主要参数有H油、T静、T、Q和q，其中H油、T和T静均为已知，主要因素是Q与q。与第一种算法相同，计算结果受排量Q的影响很大，同时井径的扩大、井眼的规则程度都是影响计算结果的主要因素。2实测体积法迟到时间和体积法均是先算出未受油气污染的钻井液长度L1，油气上窜的长度L2的值为H油与Ll的差值

6、，得到的油气上窜的长度L2，除以T静，就得到了油气上窜速度V。首先要求得出受污染钻井液体积Q显*T；再将该提及与井下环空体积相除得到受污染钻井液在井下的长度L2，Q显*T／q；最后得到右边的公式：V=(Q显+T／q)厂11静(3)在上式中，V=油气上窜速度，单位：t，1／}l；Q显=油气显示期间的循环排量，单位：m3／min；T=从见油气显示到油气显示高峰时间，单位：min；q=井下环空平均容积，单位：m3／m；T静=钻井液静止时间，单位：h。2．1实测体积法的影响因素从3式可以得到上窜速度计算的主要参数为Q显、T、q和T静，主要影响因素

7、是Q显、q。3式的Q显与前两式的Q是不一样的，Q为开泵以后直到到见油气显示时的排量，由于前期小排量循环的原因，往往无法求得其真实值，所以计算得出的结果也是不准确的。而Q显则为油气显示时的正常排量，是一个稳定的并且可以真实求得的值，计算结果更加准确。套管与钻杆之间的环空平均容积q，可以用准确的值去求得，由于其值是固定的，将井壁不规则的影响同样减小到了最小。2．2油气上窜速度计算现场应用由于现场工作经常遇到计算油气上窜速度的问题，油气上窜速度受很多因素的影响，即使是同一油气产层，不同的钻井液密度、粘度、不同的井眼、不同的起下钻速度，其数据也往

8、往不尽相同。但利用实测体积的方法来计算得出的数值是非常接近，而且不会出现负值。3油气上窜速度计算方法的结论和建议(1)先得到未受油气污染钻井液的长度，再通过相应的计算间接获得油气污染的钻井液高