油气上窜速度计算方法的改进与应用.pdf

第 3 2卷 第 5期 2 0 1 0年 9月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PR0DUCTI ON TECHNOLOGY V0 1 ． 32 No ． 5 S e p．2 01 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 5 0 0 1 70 3 油气 上 窜速 度计算 方法 的改进与应 用 宋广健 严建奇 王丽珍 王春耘 卢印生 1华北油田公 司工程监 督部 ， 河北任丘0 6 2 5 5 2 ； 2 ． 渤 海钻探 第二 录井公 司综合 录井作业部， 河北任 丘0 6 2 5 5 2 摘要 油气上窜速度反映 了钻 开油气层能量的 大小， 其准确与 否直接 关 系到钻井施工 的井控安 全， 也与评价和保护好 油气 层有 密切 的关 系。为 了确保施工 井控安全 和后 效原始资料准确 ， 针对 目前施 工现场 油气上 窜速 度计 算方法不统一 、 误差 大等 问 题， 结合现场实际， 通过对油气上窜速度计算中存在误差原因的分析， 从如何确定关键计算参数出发， 提出了完善油气上窜速度 计算的具体方法和措施。该方法经过一年来近 5 0口井的现场试用， 取得 良好的效果， 可以在钻井施工现场推广应用。 关键词油气上窜速度 ； 计算方法 ； 积极井控；油气层保护 中图分类号 T E 2 7 1 文献标识码 A I m pr o v e m e n t a n d a ppl i c a t i o n o f t he c a l c ul a t i on m e t h o d o f o i l a nd g a s a s c e ndi ng ve l o c i t y S O N G G u a n g j ia n ， Y A N J ia n q i ， W A N G L iz h e n ， W A N G C h u n y u n ， L U Y in s h e n g 1尸 e c t S u p e r v is i o n De p a r t me n t ， Hu a b e i Oi lfi e l d C o mp a n y ， R e n q i u 0 6 2 5 5 2 ， C h i n a ； 2 ． No 2 Mu d L o g gi n g Co mpa n y， Boh a i Dr i l l i n g En g i n e e r i n g Co mpa n y Lt d , Re n qi u 0 6 2 5 5 2 ， Ch i n a Abs t r a c t Oi l a nd ga s a s c e nd i n g v e l o c i t y i s o ne ke y p a r a m e t e r whi c h no t on l y r e fle c t s t he e ne r gy i nf o r ma t i o n of t h e dr i l l e d l a y e r bu t a l s o di r e c t l y i n flue n ce s we l l c on t r o l s a f e t y a nd r e s e r v oi r p r o t e c t i o n e v a l u a t i on． The r e s o me p r o bl e ms wi t h t h e p r e s e n t c a l c ul a t i o n me t h o d s wh i c h we r e u n i f o r m wi t h s o me e r r o r s ． I t i s n e c e s s a r y t o s e t t l e t h e e x i s t i n g p r o b l e ms o f u n i f o r m c a l c u l a t i o n a n d b i g p r o b l e m s b e t we e n ． I n o r d e r t o ma k e s u r e o f we l l c o n t r o l s a f e t y a n d o r i g i n a l d a t a a c c u r a c y , i n t h i s p a p e r ． s o me e x a mp l e s a t we l l s i t e we r e u s e d t o a n a l y z e t h e r e a s o n wh y e r r o r s h a p p e n e d d u r i n g c a l c u l a t i n g t h e o i l a n d g a s u p wa r d fl o w v e l o c i t y ． By d e t e rm i n i n g t h e k e y p a r a me t e r s of c a l c ul a t i o n， t h e p a r t i c ul a r i mpr o ve me nt me t ho d a nd s t e ps we r e pu t f o r wa r d． Afte r o ne ye a r a ppl i c a t i o n t o a bo ut fif t y we l l s ，g r ea t oi l s t i mul at i o n s ho we d． The me t h od c a n be us e d wi d el y a t t he fie l d． Ke y wo r d s o i l g a s a s c e n d i n g v e l o c i t y ； c a l c u l a t i o n me t h o d ； p o s i t i v e we l l c o n tr o l ； o i l g a s r e s e r v o i r p r o t e c t i o n 油气上窜是指钻开油气层后 ， 由于油气层压力 大于钻 井液液柱压力 ， 在压差作用下油气进入钻井 液并沿井筒 向上流动的现象 。单位时间内油气上窜 的距离即为油气上窜速度 。油气上窜速度计算不准 确极易导致严重的井涌 、 井喷等井控事故 。 近年来在华北油 田冀 中地 区钻探 的一些高压油 气井 ， 由于油气实际上窜速度较快 ， 与计算油气上窜 速度误差较大 ， 施工 中多次 出现了溢流等复杂情况。 针对后效录井油气上窜速度计算 方法不统一 、 误差 大等 问题 ， 通过对油气上窜速度计算 中存 在的问题 进行调查研究 ， 提出了相应 的改进方法 ， 经近一年的 现场应用 ， 取得较好 的效果。 l 传统油气上 窜速度计算 中误差原 因分析 Er r o r a n a l y s i s i n t r a d i t i o n a l c a l c u l a t i o n o f o i l g a s a s c e n d i n g v e l o c i ty 油气上窜速度 的计算一般有 2种方法 迟到时 问法和体积法。体积法受井眼环空体积的影响较大 ， 在实际应用 中误差较大 ， 准确计算时应 用较少 。目 前现场一般采用迟到时间法 ， 通过气测 录井 的后效 作者简介 宋广健 ， 1 9 7 1 年 生。1 9 9 5年毕 业于大庆石 油学院石油地质专业 ， 现主要从事钻 井录井技 术研 究和监督 管理 工作 ， 高级 工程 师。 电话 0 31 7 2 7 21 8 4 9， E ma i l g e b s g j p e t r o c h i n a ． c o r n．c n l 8 石油钻采工艺 2 0 1 0年 9月 第 3 2卷 第 5 期 测量资料来计算油气上窜速度。主要从该方法的角 度探讨完善油气上窜速度计算的具体方法 。 迟到时间法计算公式 ⋯为 【 油一 钻 头t ／ t 迟 ] 静 1 式 中， 为油气上窜 速度 ， m／ h ； H油 为 油气层深 度， m； H钻 为循环钻井液时钻头 的深度 ， m； t 为气测 迟 到时间， rai n ； t 为从开泵循环至见油气显示 的时 间， rai n ； f 静 为静止时间， 即上次起钻停泵至本次开泵 的时间 ， h 。 影响油气上窜速度 的因素较 多， 其 中油气层 的 压力 、 油质 、 油气 比等是影响油气上窜速度的 自然 因 素 ， 但也有一些人为的因素 ， 经现场调研 ， 总结如下。 1 ． 1 迟到时间 t 恹 计算不准确 I n a c c u r a t e l a g t i me c a l c u l a ti o n 一 般在刚下钻到底循环测后 效过程 中， 为 了打 通水眼和防止憋漏地层 ， 一般采用小排量循环 ， 之后 要逐渐增大排量。由于钻井液排量不稳定 ， 实时的 迟到时间忽大忽小 ， 仅凭理论计算较难准确确定。 1 ． 2 显 示时 间 f 确定 不准确 I n a c c u r a t e s h o w t i me t d e t e r mi n a t i o n 通过调查发现 ， 施工现场确定显示时间的方法 各不相 同， 有人以显示最高峰的时间为显示时间， 也 有人使用显示 出峰的拐点时间为显示时问， 没有统 一 的规定。 1 ． 3 油层深度 油 确定不准确 I na c c ura t e r e s e r v o i r de p t h d e fin i t i o n 一 般每 口井都要钻开多个油气层 ， 而每个油层 钻开的时间和深度有时也相差很大。之前华北油 田 没有确定影响后效显示的油气层深度的统一规范要 求 ， 全凭现场人员的经验来判断 ， 导致计算的油气上 窜速度与实际误差较大。另外 ， 现场人员的读值精 度 、 中途停泵时间的扣除与否等因素都会影响油气 上窜速度计算的准确性 。 2 完善油气上窜速度计算方法的具体措施 M e a s u r e s t o i m p r o v e a c c u r a c y o f c a l c u l a t i o n O f O i l g a s a s c e n d i ng v e l o c i t y 通过上面的分析可 以看出， 计算油气上窜速度 的关键是准确确定公式中的每一项参数 ， 特别是迟 到时间、 显示时间和油层深度 。为了贯彻落实 “ 积 极井控 ” 理念 ， 确保 “ 第一时间发现溢流、 第一时间 预报， 第一时间关井 ” ， 根据不同情况 ， 说 明完善油气 上窜速度计算的具体措施。 2 ． 1 迟到 时间的确 定 La g time d e t e r m i n a tio n 2 ． 1 ． 1 实际测量迟到时间 为了排除钻井液排量变 化的影响 ， 每次测量后效， 必须用实物实际测量迟到 时间。实测迟到时间要在钻头下至正常测量后效的 井深位置时进行。 2 ． 1 ． 2 校正的迟到时间 如出现迟到时间实际测量 不成功的情况 ， 则 的确定按下列原则进行 1 若 在循环测量后效期问 ， 泥浆泵 的排量稳定， 则 识 用 经过校正的相应排量和井深的实测迟到时间 ； 2 若 在开泵循环至见油气显示的时间段内泵排量发生了 变化 ， 则根据实际情况 ， 考虑排量变化对迟到时间的 影响， 使 用校正后 的平 均排量所对应 的迟到时间； 3 若在开泵循环至见油气显示的时间段 内有停泵发 生 ， 就要从开泵循环至见油气显示的时间中减去停 泵的时间， 则公式变为 { 油一1 钻 头 f 一 停 ／ t 迟j ， f 静 2 式 中， 值 为从最初开泵循环至见油气显示的时间段 内的停泵时间， rai n 。 2 ． 2 油气层深度的确定 Re s e rv o i r de p t h d e fi n i tio n 油气层的深度 H油 以油气层的顶界深度为准 ， 分 以下几种情况 1 只有单个油气层的井 ， 油气层的顶界深度即 为 油 。 2 对于揭开多个油气层的井 ， 若后效全烃曲线 表现为一个峰 图 1 ， H油 的确定要根据实际情况， 以 对本次后效有主要影响的油气层的顶界深度为 H油 。 分 2种情况 ①若多个油气层 的间隔较大， 不属于同 一 套层系 ， 且先揭开 的浅油气层一直对后效显示有 主要影 响， 则以该层 的顶界深度为 油， 否则以最新 揭开的、 油气显示最好或气测异常最高的油气层的 顶界来确定 H油 ；②若多个油气层 的间隔较小或属 于同一油层组 ， 则 以井深最浅的第 1 个油气层的顶 界 H喃 。 20 00 8 0 6 0 4 0 2 0 0 时间／ mi n 图 l 表现为一个峰 的后 效全 烃曲线 F i g ． 1 On e p e a k t r i p a f t e r e ffe c t c a l v e o f t o t a l h y d r o c a r b o n ，0 ／ 宋广健等 油气上窜速度计算方法的改进与应用 1 9 3 对于揭开多个油气层 的井 ， 若后效全烃 曲线 表现为 多个峰 图 2 ， 则根据油气层 的分布情况确 定所对应 的油气层 ， 再根据本次后效前的实际显示 基值情况 ， 来确定对本次后效有主要影 响的最浅的 油气层顶界作为 1 2 0 l O 0 8 O 6 0 4 0 2 0 0 时 f H l ／ mi n 图2 表现为多个峰的后效全烃曲线 Fi g ． 2 M u l t i pe a ks t r i p a f t e r e f f e c t c H I ve of t o t a l hyd r oc a r b on 2 ． 3 从开泵循环至见油气显示时间的确定 Ti me de t e r mi na t i o n f r o m pump o n t 0 O i l＆ g a s s ho w 为了贯彻积极的井控理念 ， 确保井控安全 ， 建议 取显示 刚刚出峰 的位置 即拐点 作为油气显示时 间 f 的确定点。分以下 2种情况 。 1 后效全烃 曲线表现为一个峰 ， 则该全烃 曲线 出峰 的拐点所 对应 的时间即为见 油气显示 时间 f 。 如 图 1 ， t 应取 4 0mi n 。 2 后效全烃 曲线表现为多个峰 ， 则要根据本次 后效前 的实际显示基值来确定对本次后效有主要影 响的 、 出峰最早的一个峰 ， 其 出峰拐点所对应的时间 为见油气显示 的时问 t 。如图 2 ， f 应取 5 0 mi n 。 3 现场应用 Fi e l d a p p l i c a t i o n 2 0 0 9年 3月华北油田公 司下发 了 华北油 田后 效录井油气上窜速度的计算办法 试行 ， 经过一年 来近 5 0口井的现场应用 ， 取得明显 的效果。施工队 按照统一标 准进行现场操作 ， 现场监督 人员按 照标 准进行监督 ， 之后在现场和资料验收等过程 中， 再没 有出现过因计算方法造成 的油气上窜速度资料误差 问题 。 2 0 1 0年 3月 1 4 日兴 9 1 2井 钻 至 井 深 4 3 1 5 ． 6 6 m准备起钻换钻头， 经短起下 1 0柱测后效 ， 气测异常 明显 ， 全烃值 由 0 ． 0 2 2 ％ 升至 4 6 ． 7 ％， 槽面见 5 ％小米 粒状气泡， 无油花 ， 钻井液密度 由 1 ． 4 1 g ／ c m 降至 1 ． 3 0 g ／ c m ， 黏度 由 8 0 S 升 至 9 2 S ， 测得油气 上窜速度 为 2 2 3 m／ h 。气测队及 时发 出预报 ， 钻井 队立 即采取循 环排气 ， 并适 当提高钻井液密度等措施 ， 直至气测值 平稳 ， 才正常起钻。通过这次准确 的预报， 清除了一 次由于油气上窜过快而导致的井控安全事故隐患。 4 结论 Co n c l u s i o n s 1 油气上窜速度 的计算和监测是钻井施工现场 一 项非常重要的工作 ， 它 的准确与否直接影响施工 现场 的井控安全 。 2 将后效显示时间确定为拐点 时间 ， 充分贯彻 了积极 的井控理念 ， 可 以为预防井喷争取更多 的宝 贵时间， 使井控工作早预防早准备 ， 确保井控安全 。 3 测量后效时进行迟到时间实测 ， 克服了因排 量不稳定 、 中途停泵等 因素对确定迟到时间带来的 影 响 。 4 在揭开多个油气层等复杂情况下， 要根据油 气层 显示及后效显示 的实 际情况 ， 综合判断影响后 效的主要油气层 ， 才能获得准确 的油气上窜速度。 5 通过对计算方法 的改进 ， 能够更准确地计算 油气上窜速度 ， 从而更合理调整钻井液的性能 ， 做到 对油气层 “ 压而不死 ， 活而不 喷 ” ， 对井控安全 和保 护油气层两者兼顾具有非常重要 的意义。 参考 文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 武庆河 ． 油气上 窜速度 的计算及应 用 [ J ] ． 录井技 术 ， 1 9 9 8 ， 1 1 3 1 2 ． 1 5 ， 4 3 ． W U Qi n g h e ． Th e c a l c u l a t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f t h e a s c e n d i n g v e l o c i t y f o r o i l g a s[ J ]． Mu d L o g g i n g T e c h n o l o g y , 1 9 9 8 ， 1 1 3 1 2 1 5 ， 4 3 ． [ 2] 潘前林 ． 油气上窜速度计算方法的探 讨 [ J ] ． 录井工程 ， 1 9 9 9 ， 1 2 4 3 7 ． 3 8 ． P A N Q i a n l i n ． Di s c u s s i o n o f t h e me t h o d s o f o i l a n d g a s u p - w a r d fl o w v e l o c i t y l J ]． Mu d L o g g i n g E n g i n e e r i n g ， 1 9 9 9 ， 1 2 4 3 7 3 8 ． [ 3] 孙振纯 ， 夏 月泉 ， 徐 明辉 ． 井控 技术 [ M ] ． 北京 石 油 工 业 出版 社 ． 1 9 9 7 ． S UN Zh e n c hu n，XI A Yue q u an ，XU M i ng h ui ．We l l c o n t r o l t e c h n o l o g y l M j ． B e ij i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 1 9 9 7 ． 修改稿收到 日期2 0 1 0 0 8 0 5 [ 编辑朱伟 ]