基于安全风险评价的深探井井身结构设计方法研究.pdf

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1、第38卷第1期天然气勘探与开发基于安全风险评价的深探井井身结构设计方法研究马德新全家正。何世明s刘忠飞梁红军4(1．中海油田服务股份有限公司2．中国石化西南油气分公司工程环保监督救援中心3．西南石油大学石油与天然气工程学院4．塔里木油田分公司)摘要由于对地层压力的预测准确性较低，采用传统的井身结构设计方法不能设计出合理的深探井井身结构，致使井涌、井塌、井漏及压差卡套管等井下复杂情况频频发生。首先采用三角分布概率密度法分析了深探井所钻区块地层压力的不确定性，介绍了建立含可信度地层-EV,力剖面的方法；然后结合工程数据确定了预防井下复杂情

2、况的钻井液密度，建立了含安全度的安全钻井液密度窗口：最后提出了一套基于安全风险评价的自上而下、由外向内的井身结构设计方法，并进行了实例设计与分析。实例设计与分析结果表明，采用该方法设计出的深探井井身结构能有效降低钻进过程中发生井下复杂情况的可能性，比常规方法更具合理性。图3表5参11关键词深探井安全风险评价井身结构安全钻：井液密度窗口井下复杂情况井身结构设计是钻井工程的基础设计，关系到由图1并结合概率理论知识可计算出井深h处钻进过程中的安全性、高效性以及优质性。目前，常地层孔隙压力当量密度为的累积概率。用的井身结构还是根据地层孔隙压力

3、剖面、地层破0(x

4、安全密度的累积概率，还可求得井深h处累积概率为风险评价的深探井井身结构设计方法，为设计出合的地层孔隙压力当量密度值。当把不同井深处具有理性更高的深探井井身结构提供参考。i相同累积概率的地层孔隙压力当量密度值(Pp)1含可信度的地层压力剖面的确定放在以井深为纵坐标、当量密度为横坐标的直角坐标系中，并且连接这些当量密度值，就构成了累积概对于勘探开发早期的深探井而言，地质资料和率为^的单一地层孔隙压力剖面(p，h)。用同样．．钻井资料十分匮乏，可采用三角分布概率法研究其的方法可以得到累积概率为7的单一地层孔隙压力地层压力的不确定性_5-s]

5、。假设地层孔隙压力的当量剖面(p，h)。这两个压力剖面放在同一坐标系密度在井深(=1，2，3⋯⋯)处服从三角分布，即中，就构成了含有可信度为lx100％的地层孔～(，2，3)，其概率密度函数如图1所示。隙压力剖面。即表示地层孔隙压力当量密度有．i。Il×100％的可能性落在[()，(P尸)的范围内『81。采用同样的方法可以得到地层漏失压力和地层坍塌压力的具有可信度的压力剖面。从而可以得到含可图1三角分布概率密度函数作者简介马德新，男，1966年出生，高级工程师；1988年毕业于西南石油学院，1996年获西南石油学院硕士学位，从事钻井工

6、艺技术研究与管理工作。地址：(101149)北京232信箱中海油田服务股份有限公司钻井研究院。电话：(叭0)84522913。E—mail：madx@cos1．com．cn·73·天然气勘探与开发2015年1月出版信度的地层三压力剖面。该剖面最大的特点就是每钻井液密度时，该井段内发生井漏或卡套管的概率种压力在某井深处不是单一的数值。而是一个含可低于．^。因此，在含可信度的预防井下复杂情况的信度的置信区间。钻井液密度曲线图的基础上，根据钻井需求选取累积概率为^的预防井涌、井塌的钻井液密度曲线作2含安全度的安全钻井液密度窗口的为安全钻井液

7、密度窗口的下限，选取累积概率为^，确定的预防井漏、卡套管的钻井液密度曲线作为安全钻根据井深处累积概率劫的地层压力剖面井液密度窗El的上限，并且按照式(6)(+Jk=1)进(p。，h)，可得出井深处hi累积概率物的预防井下2行安全钻井液密度的确定便可以得到安全度劫或复杂情况的钻井液密度值。具体按以下压力约束准1一^的安全钻井液密度窗口。则确定：(1)井深h处累积概率劫的预防井涌钻井液maxi()，()j≤(p)^．密度值Y()：≤min{(i)，s(i)j(6)式中：()-fj~k(，h)++Ap(2)y()一井深h处累积概率的预防井涌

8、的钻井液密(2)井深h处累积概率为^的预防井塌钻井液度，cm]；密度值c：()：()一井深h。处累积概率为^。的预防井塌的钻井液密度，g，cm；(。)=fi=jk，hi)++Ap(3)(^)一井深h；处累积概率为．的预防