[发明专利]一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法及应用

说明书

本发明属于石油钻井的海洋防污染技术领域，尤其涉及一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法及应用，通过综合利用实钻过程中的机械比能（Mechanical Specific Energy,简称为MSE）数据和钻井效率（Drilling Efficiency,简称DE）数据实时监测地层压力的方法，利用该理论可以对井下地层压力进行实时监测，并根据实时监测情况来调整和优化钻井液密度、排量等钻井参数，从而达到防止井喷，保证钻井安全的目的。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，尤其涉及一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法及应用。

背景技术

现有的石油钻井过程中，由于缺乏对钻井地层压力参数的测定，往往导致在钻井作业实操中缺乏对未知事故，如井喷事故发生概率的预测及调整方法，导致整个钻井行业中无法对突发的井喷事故进行合理的预期和预防措施，导致井喷事故的发生，不仅造成海水由于被油污染而引发的环境和水资源的污染，而且对施工人员的安全也造成很大的威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法及应用，该方法计算得到的地层压力参数具有精准且计算简单的特点，且该方法监测范围广，对于井喷事故的预防具有指导意义。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法，包括以下步骤：

1)测量并提供以下钻井参数数据，钻井参数包括钻压WOB、转速RPM、机械钻速ROP、扭矩T、钻头直径d_bit，并根据公式一Teale比能计算公式计算出机械比能MSE；

2)根据钻井井下工作环境提供井下数据V_P、ECD和泥浆密度，并根据公式二和公式三计算岩石单轴抗压强度UCS和岩石内摩擦角θ；

3)根据步骤2)计算的岩石单轴抗压强度UCS和岩石内摩擦角θ由公式四计算CCS，Δp＝p-ECD为地层压力与地层压力ECD的压差，并根据公式五计算得到压力异常地层岩石三轴抗压强度CCS_p的数值；

4)根据和公式五，计算得到异常压力地层的地层压力

5)正常压力地层的地层压力和ΔDE＝DE_p-DE_n(DE_p为异常压力地层的钻井效率，DE_n为正常压力地层的钻井效率)，计算得到压力异常地层的地层压力

6)若最终计算得到的数值P_p在0.8-1.2之间，则钻井操作是安全的，当数值P_p小于0.8为异常低压，当数值P_p大于1.2为异常高压；

7)当数值P_p为异常低压或异常高压时，通过反推步骤1)-5)的公式调整钻进参数钻压WOB、转速RPM、机械钻速ROP、扭矩T、钻头直径d_bit使数值P_p处于0.8-1.2之间。

进一步的，所述步骤1)中扭矩T可根据公式或公式T＝6.07×10^-3×d_bit×WOB计算，式中，μ为滑动摩擦系数；

一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法的应用，该方法中计算得到的数值P_p可用于评判石油钻井中井喷事故发生概率的参考数值。

一种基于钻井机械能效的地层压力监测方法的应用，该方法中计算得到的数值CCS通过公式得到钻井效率DE，钻井效率DE用于评估钻井工作状态。