油气上窜速度计算方法的探讨

油气上窜速度计算方法的探讨

【摘要】本文根据油气上窜速度计算的基本原理介绍了一种简单、实用的计算油气上窜速度新方法。

【关键词】迟到时间高峰值环空容积上窜速度受侵泥浆体积法

油气上窜是指钻开油气层后，在油气层压力与钻井液液柱压力的压差作用下，油气进入钻井液并沿井筒向上移动的现象。单位时间内油气上窜的距离称为油气上窜速。

油气上窜速大小直接反映了油气活跃程度和井底压差的大小，通过对油气上窜速度的分析，达到对油气层压力和储集物性评价、优化钻井液密度达到近平衡钻井、保护油气层和保证井控安全的目的。然而，油气上窜速度计算不准确极易导致严重的井涌、井喷等井控事故或钻井液密度不合理造成油气层污染现象。

1 传统方法和影响因素1.1 迟到时间法

v=[h油-（h钻*t/t迟）]/t静（式1）

式1中，v为油气上窜速度，m/h；h油为油气层中部深度，m；h 钻为循环钻井液时钻头的深度，m；t迟为迟到时间，min；t为从开泵循环至见油气显示的时间，min；t静为钻井液静止时间，即上次停泵至本次开泵的时间，h。

1.1.1 影响迟到时间法准确性的因素

从式1可以看出影响油气上窜速度计算的主要参数有h油、h钻、t静、t和t迟，其中h油、h钻和 t静是已知的，则主要影响因

素是t和t迟。

在钻井液循环过程中环空钻井液返速非常快，高达每分钟几十米。见油气显示时间的卡取显得尤为重要，过去靠肉眼观察误差较大，目前利用气测显示误差相对较小。

t迟影响因素较多，排量对t迟影响非常大，一般每次下钻到底，由于钻井液静止时间长，钻井液粘度高，为了防止高泵压蹩漏地层，只能用小排量循环一段时间后再提高至正常循环排量。这时的t迟比正常钻进时实测的t迟大得多。t迟是在正常钻进时实测的，一般50～100m测一点并非正好是计算油气上窜速度时钻头位置的迟到时间。由于t迟误差大造成了油气上窜速度计算的误差大，甚至出现负值。

1.2 理论计算（容积）法

v=[h油-（q*t/q）]/t静（式2）

式2中，v为油气上窜速度，m/h；h油为油气层中部深度，m；q 为循环排量，m3/ min；q为环空平均容积，m3/m；t为从开泵循环至见油气显示的时间，min；t静为钻井液静止时间，即上次停泵至本次开泵的时间，h。

1.2.1 影响理论计算（容积）法准确性的因从式2可以看出影响油气上窜速度计算的主要参数有h油、t静、t、q和q，其中h油、t和 t静是已知的，则主要影响因素是q、q。与迟到时间法一样排量q的变化对计算结果影响很大，同时井眼是否规则、井径扩大也是造成计算结果不准确的主要因素。

2 实测体积法

传统的迟到时间和容积法的原理均是先计算出井筒内未受油气污染的钻井液长度l1，再用h油减去l1得到油气上窜的长度l2，然后除以t静得到油气上窜速度。在长期的实践中，笔者根据油气上窜速度计算的基本原理推导出了实测体积法的计算公式。

首先计算出受侵钻井液体积 q显*t

再将受侵钻井液还原到井下环空中得到受侵钻井液长度（l2） q 显*t/q

最后得到油气上窜速度计算公式v=（q显*t/q）/t静（式3）式3中，v为油气上窜速度，m/h；q显为油气显示期间的循环排量，m3/min；t为从见油气显示到油气显示高峰时间，min；q为井下环空平均容积，m3/m； t静为钻井液静止时间，h。

2.1 影响实测体积法准确性的因素

从式3可以看出影响油气上窜速度计算的主要参数有q显、t、q 和t静，其中t和t静是已知的，则主要影响因素是q显、q，与传统的迟到时间法和容积法中的排量q不一样，q是开泵到见显示期间的排量，受开泵小排量影响，计算的油气上窜速度不准确，而q显为油气显示期间的循环排量，一般情况下这时的排量均达到了正常循环，因此它不受开泵时小排量循环的影响，计算的结果相对要准确，更不会出现负值。q为井下环空平均容积，建议使用套管与钻杆之间的环容积，它是准确而又固定不变的，这样可以消除井眼不规则造成的影响，

2.2 现场应用

笔者长期从事现场录井工作，经常遇到计算油气上窜速度的问题，由于油气上窜速度的影响因素很多，即使是同一油气层在不同的钻井液密度、粘度、不同的起下钻速度和不同的井眼状况下，其数据都是不同的。但利用实测体积法计算的数值非常接近，而且没有出现过负值。

3 结论和建议

（1）迟到时间法、容积法和实测体积法的主要影响因素都是循环排量，但是后者是开泵循环一段时间后的排量，它具有稳定而接近正常循环和钻进时的排量，也不受开泵时小排量影响，因此计算的油气上窜速度相对要准确。

（2）实测体积法公式简单、参数较少有利于现场操作。

（3）迟到时间法和容积法均是先计算出未受油气侵钻井液的长度，在间接计算油气侵钻井液高度，而实测体积法则是直接实测油气侵钻井液体积，所以数据更准确。

（4）迟到时间法和容积法由于排量变化油气上窜速度可能出现负值，从式㈢可以看出实测体积法不会出现小于零的现象。

（5）实测体积法受参数q显、t、q、t静的影响较大，实际工作中应力求各参数准确，保证测量参数的精度。

（6）裸眼段环容积受井眼影响较大，而套管内环容积数据最准确，建议统一还原到套管内计算油气上窜速度，这样有利于比较全井或一个地区的数据，确定统一判断油气活跃程度的标准。

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