[发明专利]钻井测量时使用实时压力的环空压力设定点校正

说明书

技术领域

本发明涉及一种与地下井结合使用的设备和执行的操作，并且在此处描述的实施例中，更具体地提供在钻井测量时利用实时压力进行的具有环空压力设定点校正的井眼压力控制。

背景技术

在欠平衡和控制压力（managed pressure）的钻井操作中，能够保持对暴露于被钻透的地层和区域中的压力的精确控制是有益的。例如，在典型的控制压力钻井中，当流体通过钻柱和井眼循环时，通过调节在地球表面处或者靠近地球表面处施加的回压，井底压力被保持在所期望的水平。

在井眼压力控制技术领域需要继续改进。这种改进能够使更困难的钻井情况（如孔隙压力/破裂压力的余量狭小等等）也能被成功地应对。

附图说明

图1是能够体现本发明的原理的井系统和相关方法的示意性的局部剖视图；

图2是可借助图1的井系统和方法使用的压力和流动控制系统的框图；

图3是体现本发明的原理的方法的流程图；

图4是井系统的示意性的剖视图，其中，有多个随钻（PWD）传感器在沿着钻柱分隔开的多个位置上互连。

具体实施方式

在图1中代表性地和示意性地示出了能够体现本发明的原理的井系统10和相关方法。在系统10中，井眼12是通过使位于管状钻柱16的末端上的钻头14旋转而钻出的。

钻井液18（通常被称为泥浆）经过钻柱16向下流出钻头14并且经过在钻柱与井眼12之间形成的环空20向上而循环，从而冷却钻头、润滑钻柱、去除岩屑并且提供井底压力控制的测量值。止回阀21（通常为旋启式止回阀）防止钻井液18通过钻柱16向上流动（例如，当钻柱中形成连接点时）。

井底压力的控制在控制压力和欠平衡式钻井以及其他类型的井操作中是非常重要的。优选地，井底压力被精确地控制，以防止进入处于井眼12周围的地球地层64内的过多的流体损失、地层的不期望的破裂、流入井眼内的不期望的地层流体，等等。

在典型的控制压力式钻井过程中，期望的是将井底压力保持成恰好大于地层64的孔隙压力，而不超过该地层的破裂压力。在典型的欠平衡式钻井过程中，期望的是将井底压力保持成稍微小于孔隙压力，由此实现流体从地层64的受控制的流入。

氮或者另一种气体，或者另一种重量较轻的流体，可被添加到钻井液18用于压力控制。这种技术例如在欠平衡式钻井操作中尤其有用。

在系统10中，通过利用旋转控制装置22（RCD）封闭环空20（例如将环空隔离而不与大气连通，并使环空能够在地面处或靠近地面处被加压），来获得对井底压力的额外的控制。旋转控制装置22围绕处在井口装置24上方的钻柱16形成密封。虽然图1中未示出，钻柱16可通过旋转控制装置22向上延伸，以连接到例如转盘（未示出）、立管线路26、方钻杆（未示出）、顶驱（top drive）和/或其他传统的钻井设备。

钻井液18经由与位于旋转控制装置22下方的环空20连通的翼阀（wingvalve）28离开井口装置24。之后流体18经过流体返回线路30流到节流管汇32，节流管汇32包括多余的节流器（chock）34。通过经由有效的节流器34来可变地限制流体18的流量，回压被施加到环空20。

经由节流器34对流量的限制越大，则施加到环空20的回压越大。因此，通过改变施加到环空20的回压，能够方便地控制井底压力。可使用如以下更全面地描述的液压模型部，来确定在地面处或靠近地面处施加到环空20的压力（此压力将引起期望的井底压力），以使得操作者（或自动控制系统）能够容易地确定如何调节在地面处或靠近地面处（这样能够方便地进行测量）施加到环空的压力，从而获得所期望的井底压力。

同样能够期望的是，控制沿井眼12的其他位置处的压力。例如，利用本发明的原理，能够控制在套管鞋处、在侧向井眼的跟部处、在井眼12的大体竖直或水平的部分中、或者在任何其他位置处的压力。

经由多种压力传感器36、38、40（这些压力传感器36、38、40中的每一个与环空连通），施加到环空20的压力能够在地面处或靠近地面处被测量到。压力传感器36检测在旋转控制装置22下方、但是在防喷器（BOP）组件42上方的压力。压力传感器38检测处在BOP组件42下方的井口装置中的压力。压力传感器40检测位于节流管汇32的上游的流体返回线路30中的压力。