专利名称：一种海上钻入法下隔水导管合理入泥深度的控制方法
技术领域：
本发明涉及隔水导管合理入泥深度的控制方法，尤其是一种海上钻入法下隔水 导管合理入泥深度的控制方法。
背景技术：
在海上石油的勘探中，钻井隔水导管的入泥深度对于整个石油的勘探、开采起 着至关重要的作用，因为如果入泥深度过小，会造成井口失稳、下陷等海上复杂事 故；如果入泥深度过大，则会造成资金上的浪费。目前，对钻井隔水导管入泥深度 的选择一般是根据作业海域中前期的钻井资料，依靠主观经验来选择确定的。但是， 不同海域的海底土性质是不相同的，这就使得依靠主观经验来选择并确定钻井隔水 导管入泥深度是不合理的，而且会对海上钻井隔水导管钻入作业带来巨大风险。所 以，如何确定海上钻井隔水导管合理入泥深度的计算及控制方法成为海上石油勘探 开发技术中的 一个急待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够准确客观确定钻井隔水导管入泥 深度的海上钻入法下隔水导管合理入泥深度的控制方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种海上钻入法下隔水导管合理 入泥深度的控制方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据钻入法下隔水导管 入泥深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数和钻井工程参数，计算出海底土 与水泥环之间的胶结力Fs的计算式为
《(c + A柳) ln^ # W' 其中，F、,为水泥环与海底土之间的胶结力[kN]; c为海底土的粘聚力[MPa]; p为海 底土的内摩擦角[度];h为海底土的埋深[m]; t为隔水导管固井的侯凝时间[小时]; T为固井时的井下水泥浆温度[度];a为井眼直径[m]; q为所用水泥的强度[MPa]; 2)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的钻井工程参数，计算隔水导 管与水泥环之间胶结力《的计算式为
其中，《为隔水导管与水泥环之间的胶结力[kN]; t为隔水导管固井的侯凝时间[小
时];T为固井时的井下水泥浆温度[度];D为隔水导管直径[m]; h2为隔水导管入泥 深度[m]; q为所用水泥的强度[MPa]; a, 、 "2 、 a3 、 "4 、 6, 、 62和63根据不同海域
4和海况条件下的海底土性质进行实验统计后得到的定值；3)依据所述步骤1)和2)
得出的《和《，并结合钻井设计时给出的隔水导管固井侯凝时间,。，以及采集到的
井口载荷W，得到钻入法下隔水导管合理入泥深度H;当 ~， F^^W时，由步骤
1)中的《可得
h 二 lgW — lg[a!(c + bitg^) lnb2tQ qa2T] '_ a3lgDs
当,=~， Z^。^W时，由步骤2)中的《可得 h 二lgW。 —lg[Vqa2T"nb2t0〗 2 — a4lgD °
所述步骤3)中的钻入法下隔水导管合理入泥深度H为 H=Max{ lgW-lg[a"c + b,tg+lnb2tW], lgW-lg[b"qa"lnb2t0]}"
a3lgDs ' a4lgD °
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点由于本发明是根据实际井场 位置的海底土参数和钻井工程参数，来确定钻井隔水导管入泥深度的，因此确定结 果准确客观，节约施工成本，减少了因隔水导管入泥深度引起的海上事故。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明进行详细的描述。
本发明方法包括如下步骤
1)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数 和钻井工程参数，计算出海底土与水泥环之间的胶结力《，其中海底土参数包括海 底土粘聚力和内摩擦角等数据；钻井工程参数包括固井水泥浆性能、井口载荷(防 喷器载荷)和侯凝时间等数据。海底土与水泥环之间的胶结力巧的计算式为
《=^ (c + v胖) 一 , A—' (1)
其中，
F5为水泥环与海底土之间的胶结力[kN];
c为海底土的粘聚力[MPa];
p为海底土的内摩擦角[度];
h,为海底土的埋深[m];
t为隔水导管固井的侯凝时间[小时];
T为固井时的井下水泥浆温度[度];
Ds为井眼直径[m];
q为所用水泥的强度[MPa];
^为计算系数；^为计算系数； "3为计算系数； 6,为计算系数；
62为计算系数。
2) 根据钻井工程参数中的固井用水泥浆的性质和隔水导管尺寸大小，计算隔 水导管与水泥环之间胶结力F￡的计算式为
i^6"《。"ln6"沪^ (2)
其中，
《为隔水导管与水泥环之间的胶结力[kN];
t为隔水导管固井的侯凝时间[小时];
T为固井时的井下水泥浆温度[度];
D为隔水导管直径[m];
h2为隔水导管入泥深度[m];
q为所用水泥的强度[MPa];
^为计算系数；
^为计算系数；
62为计算系数-，
^为计算系数。
上述的"。"2、 ^、 。4、 ^、 &2和63是根据不同海域和海况条件下海底土性质 进行实验统计后得到的，均为一定值。
3) 依据歩骤l)和2)得出的海底土与水泥环之间的胶结力F、和隔水导管与水
泥环之间的胶结力《，并结合钻井设计时给出的隔水导管固井侯凝时间/。，以及采
集到的井口载荷W，计算钻入法下隔水导管合理的入泥深度H，其计算如下
当^~， d。^W时，由公式(1)可得 lgW — lg[a,(c + b,tgp) lnb2t。
qa2T]
h,》
所以.h = lgW - lg[a)(c + Vg伊) lnb2t
.'謹 a3lgDs 当/"。，」F;。^w时，由公式(2)可得:
h ^lgW —lg['Vqa2、lnb2t。]'。
a4lgD
l2min
所以h，，
a4lgD则钻入法下隔水导管合理的入泥深度H为h,^ 、 h^之中的最大值，即
H=Max{ hlnun， hj。
权利要求
1、一种海上钻入法下隔水导管合理入泥深度的控制方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数和钻井工程参数，计算出海底土与水泥环之间的胶结力Fs的计算式为其中，Fs为水泥环与海底土之间的胶结力[kN]；c为海底土的粘聚力[MPa]； id="icf0002" file="A2009100873310002C2.tif" wi="2" he="3" top= "95" left = "31" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>为海底土的内摩擦角[度]；h1为海底土的埋深[m]；t为隔水导管固井的侯凝时间[小时]；T为固井时的井下水泥浆温度[度]；Ds为井眼直径[m]；q为所用水泥的强度[MPa]；2)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的钻井工程参数，计算隔水导管与水泥环之间胶结力Fc的计算式为<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>F</mi> <mi>c</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>3</mn></msub><mo>·</mo><msup> <mi>q</mi> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>2</mn></msub><mi>T</mi> </mrow></msup><mo>·</mo><mi>ln</mi><msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msub><mi>t</mi><mo>·</mo><msup> <mi>D</mi> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>4</mn></msub><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></msup> </mrow>]]></math></maths>其中，Fc为隔水导管与水泥环之间的胶结力[kN]；t为隔水导管固井的侯凝时间[小时]；T为固井时的井下水泥浆温度[度]；D为隔水导管直径[m]；h2为隔水导管入泥深度[m]；q为所用水泥的强度[MPa]；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3根据不同海域和海况条件下的海底土性质进行实验统计后得到的定值；3)依据所述步骤1)和2)得出的Fs和Fc，并结合钻井设计时给出的隔水导管固井侯凝时间t0，以及采集到的井口载荷W，得到钻入法下隔水导管合理入泥深度H；当t＝t0，<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>F</mi> <msub><mi>st</mi><mn>0</mn> </msub></msub><mo>≥</mo><mi>W</mi> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2009100873310002C4.tif" wi="13" he="5" top= "249" left = "50" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>时，由步骤1)中的Fs可得当t＝t0，<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>F</mi> <msub><mi>ct</mi><mn>0</mn> </msub></msub><mo>≥</mo><mi>W</mi> </mrow>]]></math> id="icf0006" file="A2009100873310003C2.tif" wi="13" he="5" top= "45" left = "51" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>时，由步骤2)中的Fc可得<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>≥</mo><mfrac> <mrow><mi>lgW</mi><mo>-</mo><mi>lg</mi><mo>[</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>3</mn></msub><mo>·</mo><msup> <mi>q</mi> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>2</mn></msub><mi>T</mi> </mrow></msup><mo>·</mo><mi>ln</mi><msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msub><msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn></msub><mo>]</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mn>4</mn></msub><mi>lgD</mi> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>]]></math></maths>
2、如权利要求1所述的一种海上钻入法下隔水导管合理入泥深度的控制方法， 其特征在于所述步骤3)中的钻入法下隔水导管合理入泥深度H为H=Max{ lgW-lg[a,(c + b,tgp—lnb2t。"a勺,lgW-lg[Vqa"lnb2t0]}a3lgDs ' a4lgD °
全文摘要
本发明涉及一种海上钻入法下隔水导管合理入泥深度的控制方法，它包括以下步骤1)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的井场位置的海底土参数和钻井工程参数，计算出海底土与水泥环之间的胶结力F<sub>s</sub>的计算式；2)根据钻入法下隔水导管入泥深度控制系统采集到的钻井工程参数，计算隔水导管与水泥环之间胶结力F<sub>c</sub>的计算式；3)依据所述步骤1)和2)得出的F<sub>s</sub>和F<sub>c</sub>，并结合钻井设计时给出的隔水导管固井侯凝时间t<sub>0</sub>，以及采集到的井口载荷W，得出钻入法下隔水导管合理入泥深度H。本发明确定的隔水导管如泥深度客观准确，适用于不同海域。
文档编号G05B19/04GK101592925SQ20091008733
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者何保生, 刘书杰, 伟 姜, 进 杨, 耿亚楠, 谢梅波 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心;中国石油大学(北京)