为识别深水钻井过程中发生的呼吸效应,对其发生机理进行研究,分析呼吸效应的过程特征。
从钻井液密度、钻速、关井立压套压、外溢速度和外溢量等5个参数出发,将其与溢流进行对比。
应用事件树分析方法,以外溢量和关井立压套压作为判断标准,建立了基于事件树的深水钻井呼吸效应识别方法。
该方法将深水钻井过程中可能引起井口处发生外溢的5种情况的原因甄别为4种,其中两种确定是发生呼吸效应,一种确定是发生溢流,一种疑似呼吸效应,一种疑似地层流体侵入,分别按照继续钻进、关井压井和用原钻井液循环这三种方法进行处理。
该研究有助于深水钻井现场作业时更加快捷识别呼吸效应,并能够及时采取相应措施,避免深水井控事故的发生。
深水钻井作业中,地层呼吸效应易与溢流混淆而逐渐受到行业的广泛重视,两者的误判可能会导致时间和资金的浪费,或者有可能引起溢流恶化导致井喷。
因此,建立切实可行的方法来识别及预防呼吸效应是非常重要的。本文从机理、诱因、识别、预防四个方面对呼吸效应进行研究。
研究表明,呼吸效应产生的根本原因是由于深水浅部地层压实程度低,安全密度窗口窄,导致环空ECD易达到或超过窗口引起的。
本文在考虑深水特殊温度场的影响下,建立并求解了预测井筒ECD的瞬态计算模型,并分析主要参数对ECD的影响。
应用FMEA法将深水钻井系统分解为环境、井筒、平台三个部分,共分析出15个可能会引发呼吸效应的故障方向,并绘制事故树寻找呼吸效应的诱因,同时描绘诱因发展到呼吸效应的过程。
根据故障方向应用AHP法构建层次,从工艺设备、地层和海洋环境和人为管理三个方面得到呼吸效应的17个诱因,同时计算各诱因的重要度进行分析排序和分析。
将呼吸效应和溢流进行对比得出其本质区别是有无地层流体侵入,以井口钻井液外溢为初始事件绘制包含4个判别工序的判别事件树,初步建立了呼吸效应与溢流判别方法,并判定发生井口钻井液外溢现象的原因有5种。
在考虑深水特殊温度场和循环压耗的情况下,初步建立了深水钻井井涌余量的计算方法,并应用该方法计算井涌余量来量化关井前等待观察时间,避免由呼吸效应造成的不必要的关井作业。
根据呼吸效应的诱因,应用安全屏障原理建立包含6个子屏障在内的地层呼吸效应预防性安全屏障,最后,应用模糊评价的方法评价出该预防性安全屏障具有较高的可靠性。本文初步建立了判别地层呼吸效应的方法和预防地层呼吸效应发生的预防性安全屏障,可以为深水钻井现场实际作业中应对和处理地层呼吸效应的工作提供一定的理论和技术指导。
