[发明专利]一种深水气井井喷流量的确定方法

说明书

本发明涉及一种深水气井井喷流量的确定方法，包括以下步骤：1)利用3D成像技术确定海面喷泉半径R_f和喷泉中心线高度h_f；2)确定深水气井井喷喷源处的各参数，包括喷源位置、喷源出口处半径、压力和温度；3)确定深水气井井喷条件下井喷流体的卷吸系数的概率密度分布；4)基于海面喷泉半径R_f，建立关于卷吸系数α的目标函数；5)基于模拟退火算法计算关于卷吸系数的目标函数的最小值，求得卷吸系数α最优值；6)确定井喷流量的概率密度分布；7)基于喷泉中心线高度h_f，建立关于井喷流量的目标函数；8)基于模拟退火算法计算关于井喷流量的目标函数的最小值，求得喷源处井喷流量最优值V₀；9)将喷源处井喷流量最优值V₀换算成标况下的井喷流量。

技术领域

本发明涉及一种井喷流量的确定方法，特别是关于一种深水气井井喷水下井口无法关井情况下井喷流量的确定方法，属于海洋石油工程领域。

背景技术

在深水钻井过程中，安全泥浆密度窗口窄，地层压力及流体侵入存在着模糊性、随机性和不确定性，对客观情况认识不清或主观意识决策失误，会产生许多复杂情况或严重事故，轻者耗费大量人力、物力和时间，重者导致强烈井喷、井喷失控无法关井。深水气井井喷发生后，应迅速采取应急救援作业以及后续的非常规压井作业，已实现对井筒的再次控制。井喷流量是进行应急救援作业和进行后续非常规压井设计的关键参数，井喷流量确定以后才能对地层参数进行预测，从而对压井液密度、压井液排量等非常规压井作业参数进行设计。深水气井钻井过程中防喷器在水下，当发生强烈井喷、无法关井的情况时，喷源一般在井底，喷出气体以羽流的形式向海面流动，此时无法获得井喷流量。采用质量流量计或测量气体喷出高度等常规方法，无法在深水气井井喷严重、水下井口无法关井的情况下使用。因此，深水气井井喷发生后，若出现深水气井井喷严重、水下井口无法关井的情况，现有方法将无法确定井喷流量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够准确计算井喷流量的深水气井井喷流量的确定方法，该确定方法能够为后续的应急救援和非常规压井作业提供依据。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种深水气井井喷流量的确定方法，该方法包括以下步骤：

1)利用3D成像技术确定海面喷泉半径R_f和喷泉中心线高度h_f；

2)确定深水气井井喷喷源处的各个参数，包括喷源的位置、喷源出口处的半径、压力和温度；

3)确定深水气井井喷条件下井喷流体在海水中流动的卷吸系数的概率密度分布，该概率密度分布为三角形分布，分布函数为：

式中x₁为卷吸系数，根据羽流流动理论中，卷吸系数的下限值a₁为0.06，上限值c₁为0.15，众数值b₁为0.1；

4)基于确定的海面喷泉半径R_f，建立关于卷吸系数α的目标函数：

S₁(α)＝min||R_f(α)-R_f||

式中，R_f为海面喷泉半径，m；R_f(α)为由正演模型计算得到的海面喷泉半径，m；

5)基于模拟退火算法计算关于卷吸系数的目标函数的最小值，求得卷吸系数α最优值；

6)确定井喷流量的概率密度分布，该概率密度分布为三角形分布，分布函数为：