[发明专利]一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法

说明书

本发明公开了一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，包括：1、计算井底实时岩屑产生量并生成井底岩屑实时产生量曲线；2、采用螺旋输送机实时输送从井底返出到井口的岩屑，并在输送过程中实时称重岩屑重量，然后根据实时称重得出的岩屑重量生成岩屑实时返出量曲线；3、将井底岩屑实时产生量曲线和岩屑实时返出量曲线归一化到同一坐标系；4、将不同时刻返出的岩屑重量与对应时刻井底实时产生的岩屑重量进行对比，计算出岩屑在不同时刻的返出比例；5、根据返出比例确定是否需要提供预警。本发明能通过井底实时产生岩屑重量与岩屑返出重量的对比对井底岩屑状况进行有效的预警预判，有利于工程技术人员及时制定措施，减少井下事故。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法。

背景技术

随着页岩气勘探开发的持续推进，川渝地区大位移井、水平井，特别是三维丛式水平井大幅增加，其中页岩气部署的水平井中90%为三维水平井，而且水平段越来越长。水平井钻井中，大斜度段和水平井段的下井壁位置极易形成岩屑床堆积，造成摩阻、扭矩大幅增加，还可能导致卡钻、憋泵等复杂情况，严重影响钻具使用寿命和钻进安全，造成工程延迟成本增加。同时井眼清洁不足还可能导致测井工具下入难，下套管固井难，固井质量差等问题。截止2018年底，中石油川渝地区旋转导向工具已埋井35套，埋井率高达7%，埋井区域分布长宁-昭通区块、威远区块、自贡区块。

因此，亟需研究钻井过程中如何对岩屑床进行预警判别的新技术，以便于根据对井底岩屑床的预判及时制定处置措施，从而达到有效保障长水平段钻井安全性和钻进效率的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，本发明能够通过井底实时产生岩屑重量与岩屑返出重量的对比对井底岩屑状况进行有效的预警预判，有利于工程技术人员及时制定措施，减少井下事故，提高钻进效率和安全性，且适用于各种钻井环境，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、根据钻井参数计算井底岩屑实时产生的体积，根据井底岩屑实时产生的体积和井底地层岩屑密度计算井底实时岩屑产生量，根据井底实时岩屑产生量生成井底岩屑实时产生量曲线；

步骤2、采用螺旋输送机实时输送从井底返出到井口的岩屑，并在输送过程中实时称重岩屑重量，然后根据实时称重得出的岩屑重量生成岩屑实时返出量曲线；

步骤3、设岩屑从井底实时返出到螺旋输送机的时间为T，先将岩屑实时返出量曲线在时间轴上滞后时间T进行坐标平移，将井底岩屑实时产生量曲线和岩屑实时返出量曲线归一化到同一坐标系；

步骤4、在归一化的坐标系中，将不同时刻返出的岩屑重量与对应时刻井底实时产生的岩屑重量进行对比，计算出岩屑在不同时刻的返出比例；

步骤5、将返出比例与设定值进行比较，若返出比例超出设定值，则提供预警。

所述步骤1中，井底岩屑实时产生的体积的计算方法为：

V=πR²St/4

式中，V表示井底岩屑实时产生的体积，R表示钻头直径，S表示钻头的机械转速，n表示钻井螺旋输送机中螺旋轴的螺距数量，t表示螺旋轴旋转n圈的时间；

井底实时岩屑产生量的计算方法为：

M=Vp

式中，M表示井底实时岩屑产生量，V表示井底岩屑实时产生的体积，p表示井底地层岩屑密度。

所述步骤2中，在输送过程中以螺旋输送机的螺旋轴的转动圈数为依据实时称重岩屑重量，其包括以下步骤：