[发明专利]使用随钻井下压力测量来检测和减轻流入

说明书

技术领域

本公开一般涉及与钻掘地下井结合使用的设备以及执行的操作，在下述一个示例中，更具体地提供使用随钻井下压力测量以检测和减轻流入。

背景技术

可使用水力模型来控制钻井作业，例如，在压力管理、欠平衡、过平衡、或控制压力钻井方面。一般，在钻井作业期间，目标是把井眼压力维持在期望值上。不幸地，钻井期间进入井眼的流入可破坏正常的钻井作业，且如果不检查可导致危险情况。

因此可理解，在本技术领域中不断需要对检测和减轻钻井期间的流入的改进。

附图说明

图1是可实施本公开的原理的钻井系统以及相关联的方法的代表性局部剖视图。

图2是钻井系统和方法的另一个示例的代表性示意图。

图3是可与图1和2的系统和方法一起使用的压力和流控制系统的代表性示意图。

图4是其中记录了流入事件的代表性钻井录井。

图5是检测和减轻流入的方法的代表性流程图。

具体实施方式

在图1中代表性地示出的是可实施本公开的原理的钻井系统10以及相关联的方法。然而，应该清楚地理解，系统10以及方法仅是实践中本公开的原理的应用的一个示例，且大量的其它示例都是可能的。因此，本公开的范围完全不局限于这里描述的和/或在附图中描绘的系统10以及方法的细节。

在图1的示例中，通过旋转位于钻柱16末端的钻头14来钻掘井眼12。使通常称之为泥浆的钻井液18循环向下通过钻柱16，从钻头14出来，并且向上通过形成在钻柱和井眼12之间的环形区域20，从而使钻头冷却、润滑钻柱、除去钻屑、以及提供井底压力控制的测量。止回阀21(一般是挡板式检查阀)防止钻井液18的流向上通过钻柱16(例如，当正在钻柱中建立连接时)。

在压力管理钻井(managed pressure drilling)以及在其它类型的钻井作业中，井眼压力的控制是极重要的。优选地，精确地控制井眼压力以防止流体过度损耗到围绕井眼12的地层中、不期望的地层压裂、不期望的地层流体流入井眼等。

在典型的压力管理钻井中，在不超过地层的破裂压力(fracture pressure)的情况下，期望将井眼压力维持为稍大于由井眼所穿透的地层的孔隙压力。在其中孔隙压力和破裂压力之间的裕度相对小的情况中，这个技术是特别有用的。

在典型的欠平衡钻井中，期望将井眼压力维持为略小于孔隙压力，藉此得到来自地层的流体的受控流入。在典型的过平衡钻井中，期望将井眼压力维持为略大于孔隙压力，藉此防止(或至少减轻)来自地层的流体流入。

可把氮气或另外的气体或另外重量较轻的流体添加到钻井液18中以便进行压力控制。例如，在欠平衡钻井作业中这个技术是有用的。

在系统10中，使用旋转控制设备22(RCD)关闭环形区域20(例如，隔离它与大气的连通，并且在地表处或接近地表处对环形区域加压力)，获得对井眼压力的附加控制。RCD22密封井口24上的钻柱16。虽然没有在图1中示出，但是钻柱16将向上延伸通过RCD22从而连接到，例如，旋转台(未示出)、立管管线(standpipe line)26、方钻杆(未示出)、顶部驱动、和/或其它常规钻井装置。

钻井液18经由与RCD22下面的环形区域20连通的翼阀28排出井口24。然后流体18通过泥浆返回管线30、73流到阻流管汇32，它包括冗余阻流器34(一次可仅使用其中的一个)。通过可变地限制通过工作阻流器34(多个)的流体18的流动，把背压力施加到环形区域20。

在其它示例中，可阻流器34外的流控制设备把背压力施加至环形区域20。例如，可使用阀或其它类型的流控制设备来限制流或转向流，从而调整施加至环形区域20的背压力。

在图1的示例中，流过阻流器34的限制越大，施加至环形区域20的背压力就越大。因此，可通过改变施加至环形区域20的背压力来方便地调整井下压力(例如，在井眼12底部的压力、井下套管底环处的压力、特定地层或区域处的压力等)。可使用水力模型，如下更完整地描述地，来确定在地表处或地表附近施加至环形区域20的压力，这导致期望的井下压力，以使操作者(或自动控制系统)可易于地确定如何调整在地表处或地表附近施加至环形区域的压力(这可方便地测量到)从而得到期望的井下压力。