[发明专利]用于优化欠平衡钻井的方法和装置

说明书

技术领域

本文公开的实施方案一般涉及用于优化欠平衡钻井(“UBD”)的 方法和系统。

背景技术

欠平衡钻井是用于钻取油井和气井的一种技术。不同于传统过平 衡钻井，保持井孔压力低于地层压力。欠平衡钻井比过平衡钻井提供 更多优点。欠平衡钻井减少井孔的流体侵入，这降低了井孔损伤且可 减少清理时间并提高采收率。这也允许井在钻井过程中生产，这可增 加关于井本身的知识。然而，本领域需要向钻井工程师计算并传送更 可靠和准确的2D欠平衡操作参数。特别而言，需要快速地允许钻井 工程师具有确定与UBD钻井包线相关联的流体静压区域、摩擦区域 和过渡区域的能力。也需要为UBD钻井工程师提供方法来基于泥浆 电机性能和最小水平和垂直井孔清洁需求使2DUBD操作包线动态 地可视化。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的用于优化UBD的计算机实 施的方法的流程图；

图2是示出根据本发明的一个实施方案的二维(“2D”)操作包线 的一个实施例的图；

图3是示出根据本发明的一个实施方案的2D操作包线的一个实 施例的图；

图4是示出根据本发明的一个实施方案的2D操作包线的图；

图5是示出根据本发明的一个实施方案的2D操作包线的一个实 施例的图；

图6是示出根据本发明的一个实施方案的2D操作包线的一个实 施例的图表；

图7是根据本发明的一个实施方案的工作流程图；和

图8示出用于本发明的实施方式中的计算机系统。

具体实施方式

首先，应了解，合并了所公开的实施方案的方面的实际真正的商 业应用的开发将需要许多实施特定的决策来实现用于商业实施方案 的开发者的最终目标。这样实施特定的决策可包括且不可能限于与系 统相关的合规性、商业相关的合规性、政府相关的合规性和其它限制， 其可随具体实施方式、位置和时间变化。虽然开发者的努力可能在绝 对意义上是复杂且耗时的，但是这种努力将仍然是具有本公开的益处 的本领域的普通技术人员的例行工作。

还应理解，本文所公开和教导的实施方案容易有许多和各种修改 和替代形式。因此，使用单数名词(诸如但不限于“一”等)不旨在限 制物品的数量。同样地，在书面描述中使用的任何关系术语(诸如， 但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、 “侧面”等)是为了具体参考附图中清楚起见且不旨在限制本发明的范 围。

本发明的实施方案提供了改进的计算机实施的方法以在UBD操 作过程中向欠平衡钻井(“UBD”)钻井工程师确定并提供优化的可视 化二维操作包线。这允许UBD工程师使由所建立的泥浆电机参数和 最小水平和垂直井孔清洁参数确定的UBD包线动态地可视化。在实 施方案中，可针对井孔压力变化对气体注入速率的概略图的背景来提 供该信息，如由目标压力线所限制。在实施方案中，UBD钻井工程 师将能够迅速地确定三个主要液压区，即流体静压支配区、摩擦支配 区和过渡区。这些实施方案将为UBD工程师提供准确而可靠的参考 来选择泥浆电机并限定UBD关注区域内的实际UBD参数。

在该实施方案中，所述方法开始于框101，其中基于指定最小和 最大气体注入速率范围以及最小和最大液体注入速率针对不同液体 注入速率计算和绘制一系列气体注入速率对井底压力的曲线(GIR对 BHP)。图2示出根据一个实施方案的气体注入速率对井底压力的曲 线的图。井底压力(PSI)沿图200的Y轴绘制。气体注入速率(每 分钟标准立方英尺)沿图200的X轴绘制。(图上绘制的)液体注入 速度曲线从每分钟200加仑变化至每分钟350加仑。根据一个实施方 案，还设置了弹出公开对话框201，其允许UBD工程师输入气体和 液体的注射速率的范围。在UBD操作中使用的气体有利地是不易燃 惰性气体，诸如氮气。当注入气体与注入液体结合时，在井孔中创建 两相流动条件。这减少了钻井泥浆的当量密度连同其流体静压。