CN114233281A - 一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法，通过建立温度分布模型替代地温梯度，温度计算更为准确，从而可以得到更准确的相对湿度分布，并可进行不同工况下的相对湿度计算得出不同工况下临界出水量与临界井口相对湿度图版，为后续钻井施工提供理论依据，在后续钻井施工时，可根据图版设置井口相对湿度安全阈值，当井口监测相对湿度达到安全阈值时，应立即停止钻进并采取应对地层出水的措施。相比于现有技术，本发明不仅能准确预测或监测井筒相对湿度的变化，还可以通过井口监测数据推算地层出水量并判断钻井工况，为以后的钻井施工提供了理论依据，对气体钻井安全有着重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及地层监测技术领域，具体涉及一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法。
背景技术
在气体钻井过程中，最常见也是最难解决的问题就是地层出水。地层出水后，若不能及时发现和处理，有可能引起钻头泥包、井壁失稳甚至垮塌，进而引发卡钻、埋钻等井下复杂事故，严重影响气体钻井的安全。因此如何准确预测或监测地层出水，成为了气体钻井的“卡脖子”技术。针对地层出水预测或监测方法，一般分为两种：第一种是在钻进前利用地质水文资料及邻井测井资料进行评价，尽量在钻井过程中避开含水层，但是由于资料获取和解释等方面的原因，该方法的可靠性较差；第二种是利用气体钻井随钻监测技术，通过采集立压、排压和返出气体组分、湿度、温度等参数的变化，利用气体钻井井筒流动和传热数学模型反演井下工况，实现地层产水分析。此种方法依赖于完善的随钻监测***、高精度的监测传感器及准确的数学模型。故不断改进气体随钻监测技术对气体钻井安全有着重大意义。
在以往的研究中，李皋、刘清友、陈明等在排砂管线上安装传感器实现气体钻井地层出水模拟监测，通过在排砂管线上安装不同传感器监测各个地面参数，当达到危险值时，传感器会在很短的时间内响应并发出警告；李海涛在气体钻井流动井筒流动模型基础上，建立了钻杆-环空流动模型，耦合了井筒压力场、温度场以及相对湿度分布，通过对不同工况下的井筒相对湿度分布进行计算，得出在气体钻井过程中虽然井口相对湿度未达到危险值，但在井底可能已经出水，进而引发复杂事故。
然而以上研究具有以下缺点：
1、传感器监测的均为地面参数，需要准确的井筒流动和数学模型来反演井底情况。
2、相对湿度与温度有着很大的关系，但在以往的研究中使用地温梯度来替代真实温度，温度预测不准确，进而导致相对湿度计算不准确。
3、先前研究中并未考虑环空中气体组分对相对湿度的影响，当地层产气时，环空相对湿度也会发生变化，在此种工况下错误判断，可能影响后续钻井施工。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法，具体过程为：
在排砂管线上安装压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及返出气体组分监测装置，分别用于监测排砂管线出口的压力、温度、湿度和返出气体组分；
通过排砂管线监测到的排砂管线出口压力，利用压力分布模型反演出排砂管线入口压力；
利用建立的井筒压力、温度及相对湿度分布模型，计算得出井筒压力、温度及相对湿度分布；
代入井身结构、钻井参数及地层参数，设置不同工况，得出不同工况下的临界出水量与临界相对湿度图版；
通过井口监测数据及图版反演出此时地层出水量。
本发明的有益效果在于：本发明通过建立温度分布模型替代地温梯度，温度计算更为准确，从而可以得到更准确的相对湿度分布，并可进行不同工况下的相对湿度计算得出不同工况下临界出水量与临界井口相对湿度图版，为后续钻井施工提供理论依据，在后续钻井施工时，可根据图版设置井口相对湿度安全阈值，当井口监测相对湿度达到安全阈值时，应立即停止钻进并采取应对地层出水的措施。相比于现有技术，本发明不仅能准确预测或监测井筒相对湿度的变化，还可以通过井口监测数据推算地层出水量并判断钻井工况，为以后的钻井施工提供了理论依据，对气体钻井安全有着重大意义。
附图说明
图1为本发明实施例中的方法流程图；
图2为本发明实施例中传感器和监测装置在排砂管线上的布置示意图；
图3为本发明实施例中得出的不同产气量下不同注气量临界出水量与临界井口相对湿度图版。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
本实施例提供一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法，如图1所示，具体过程为：
在排砂管线上安装压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及返出气体组分监测装置，分别用于监测排砂管线出口的压力、温度、湿度和返出气体组分；如图2所示；
通过排砂管线监测到的排砂管线出口压力，利用压力分布模型反演出排砂管线入口压力；
利用建立的井筒压力、温度及相对湿度分布模型，计算得出井筒压力、温度及相对湿度分布；
代入井身结构、钻井参数及地层参数，设置不同工况，得出不同工况下的临界出水量与临界相对湿度图版，如图3所示；
通过井口监测数据及图版反演出此时地层出水量。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种利用排砂管线湿度监测反演气体地层出水的方法，其特征在于，具体过程为：
在排砂管线上安装压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及返出气体组分监测装置，分别用于监测排砂管线出口的压力、温度、湿度和返出气体组分；
通过排砂管线监测到的排砂管线出口压力，利用压力分布模型反演出排砂管线入口压力；
利用建立的井筒压力、温度及相对湿度分布模型，计算得出井筒压力、温度及相对湿度分布；
代入井身结构、钻井参数及地层参数，设置不同工况，得出不同工况下的临界出水量与临界相对湿度图版；
通过井口监测数据及图版反演出此时地层出水量。
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