[发明专利]用于钻井作业的控制方法及控制装置

权利要求书

1.一种用于钻井作业的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

检测井中是否发生溢流；

当所述井中未发生溢流时，根据井底压力设定值控制井口回压，以使井底压力保持稳定；以及

当所述井中发生溢流时，执行关井操作，并根据从所述井的环空部返回的流体排出增加量控制所述井口回压，以在发生溢流的溢流钻井液从井底排出的过程中，使所述井底压力保持稳定，并防止地层中的气体继续侵入钻井液；

所述根据从所述井的环空部返回的流体排出量控制所述井的井口回压包括：

在所述关井操作之后的初期阶段，将所述井口回压控制为第一回压；

所述初期阶段持续预定时间后，检测到井口有气体溢出之前，将所述井口回压控制为第二回压；以及

检测到所述井口有气体溢出时，将所述井口回压控制为第三回压；

在所述执行关井操作之后，该控制方法还包括：

根据实际流体排出增加量和流体排出增加量计算值，确定所述气体中是否包含酸性气体，所述流体排出增加量计算值根据气体状态方程计算；

当所述气体中包含酸性气体时，根据甲烷溶解度曲线图版、酸性气体溶解度曲线图版、所述环空部的环空压力分布和气体总体积，计算所述酸性气体的总量；

根据所述酸性气体的总量、井筒温压场、所述酸性气体的溶解图版及相态曲线，计算使所述酸性气体保持超临界状态的临界压力；以及

根据所述临界压力调整所述井口回压，以防止地层中的气体继续侵入钻井液；

所述根据所述临界压力调整所述井口回压包括：

根据所述第一回压、所述第二回压、所述第三回压分别对应的阶段，并根据所述第一回压、所述第二回压或所述第三回压与第四回压的最大值，调整所述井口回压；其中，

在分阶段控制井口回压时，当确定侵入气体中含有酸性气体时，可根据计算得出的临界压力和下式确定第四回压，即用临界压力代替下式中的p_b，并根据侵入气体的密度和钻井原液的密度计算下式中的液柱压力p_m，p_t为摩阻压降，此时计算得到的即第四回压p_a3：

p_a3＝p_b-p_m-p_t。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述检测井中是否发生溢流包括：

检测从所述井的环空部返回的流体排出量；以及

根据所述流体排出量确定所述井中是否发生溢流。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

当所述井中发生溢流时，在所述溢流钻井液从所述井中排出后，分离所述溢流钻井液中的液体和气体。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一回压根据下式确定：

其中，p_a0为所述第一回压，V_k0为所述溢流发生时的流体排出增加量，p_d为读取的立压，A_a为裸眼井段环空部的横截面积，ρ_m为无侵入气体时的钻井液密度，ρ_g1为井底处侵入气体的密度，z₀为标准状态下的甲烷压缩因子，T₀为标准状态温度，p₀为标准大气压，ρ_g0为标准状态下的甲烷密度，T_b为井底温度，z₁为井底温压条件下的甲烷压缩因子，p_b为井底设计压力。