页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法技术

本发明专利技术涉及一种页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法，收集待导向水平井所在区域标准井、已钻导眼井、邻井地质资料；待导向井钻井设计书，待导向井的实时资料，依据资料确定导向标准井、参考井；确定导向介入点，确定导向中间点；控制导向介入点至导向中间点。利用待导向井与标准井、参考井的资料对比，划分地质导向标志层，由此判断钻头所处位置和地层倾角；根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚及地层倾角变化，分配位移、控制造斜率，引导钻头和控制井眼轨迹走向，向目标靶点钻进。本发明专利技术分导向介入点到导向中间点，导向中间点至靶点两段控制，井斜合适、位移使用合理，井眼轨迹圆滑，入靶角度合理，靶点控制精度高，地质导向效果好。

Trajectory control method for horizontal drilling while drilling geo steering in shale gas horizontal wells

The invention relates to a trajectory control method of shale gas horizontal well before the target of drilling geological guidance, collecting the regional standard well, drilling guide hole and adjacent well geological data in the horizontal well to be guided, the design book of the well to be guided well, the real-time data of the guide well, and determining the guide standard well and the reference well according to the data, and determine the guide medium. Enter the point, determine the guiding intermediate point; control the guidance point to the intermediate point. By comparing the data of the well to the standard well and the reference well, the geological guide mark layer is divided, thus the position and dip angle of the bit are judged, and the displacement and control slope are controlled according to the change of the vertical depth, the vertical thickness and the dip angle between the middle points of the mark interval, and the direction of the drill head and the control well trajectory is guided and the target is directed to the target. The target is drilling. The invention is directed to the intervening point to the guiding middle point, guiding the middle point to the target two section control, the well deviation is suitable, the displacement is reasonable, the hole trajectory is smooth, the target angle is reasonable, the target control precision is high, and the geological guidance effect is good.

【技术实现步骤摘要】
页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法
本专利技术涉及页岩气勘探开发技术，具体涉及一种页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法。
技术介绍
页岩气开发方式多采用“井工厂”水平井施工模式，随着勘探目标日益复杂，井网密布，因地质原因和规避触碰套管等复杂情况，目标井对入靶前位移有严格要求。在随钻地质导向入靶时，采用以地层对比为基础的地质导向入靶方法，主要适用于入靶前上方地层较为稳定的储层。对于自导向介入点开始，要求以400m～500m左右的位移入靶，且入靶前，上方地层倾角变化较大时，常常出现位移使用不合理，造斜率与地层垂深、位移不匹配等问题，导致中靶难度加大，甚至出现未能按地质要求中靶的现象，加之轨迹调整频繁，给后期压裂施工带来不好的影响。因此，目前急需建立有较短靶前位移中靶要求，且靶点上方地层产状多变的地质导向入靶前轨迹控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术现状，旨在提供一种井斜合适、靶前位移使用合理，井眼轨迹圆滑，入靶角度控制合理，目标地质靶点与设计地质误差小，靶点控制精度高，地质导向效果明显的页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法。本专利技术目的的实现方式为，页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法，具体步骤如下：第一步：资料准备阶段1)收集待导向水平井所在区域标准井、已钻导眼井和邻井地质资料；所述导眼井、邻井地质资料包括自然伽马、岩性、全烃、甲烷、TOC和试气结果；2)收集待导向井钻井设计书，有井区地震剖面图、设计轨迹和靶点数据；3)收集待导向井的实时资料，有待导向井导向介入点上方随钻实时岩性数据、气测数据、井斜数据和随钻伽马数据；4)依据钻前资料确定导向标准井、参考井；第二步：确定待导向井的导向介入点、导向中间点1)确定导向介入点依据标准井与参考井对比，将对应的靶点之上、地层垂厚250m的位置确定为导向介入点，导向介入点井斜20°～30°，剩余位移≮400m；2)确定导向中间点依据标准井与参考井对比，将对应目的层靶点之上、地层垂厚100m的位置确定为导向中间点，剩余位移≮300m；第三步：控制导向介入点至导向中间点的轨迹1)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，中间点轨迹与地层的夹角40°～45°，导向介入点到导向中间点的井斜γ°按如下公式计算：γ°＝90°-α-β式中，α-目的层设计地层倾角，下倾为+°，上倾为-°；β-中间点轨迹与地层的夹角°；2)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，控制分地层上倾、下倾两种模式；(1)上倾地层，从导向介入点开始以造斜率K，K计量单位为°/m，增斜钻进至导向中间点；造斜率按如下公式计算K＝(γ2-γ1)/(h×1.4)式中，γ1-导向介入点井斜°；γ2-导向中间点井斜°；h-导向介入点至导向中间点地层垂厚m；(2)下倾地层：从导向介入点开始稳斜钻进50m～100m后，按步骤2)中的步骤(1)造斜率公式增斜钻进至导向中间点，其中h为开始增斜点至导向中点间地层垂厚；第四步：导向中间点至靶点地层对比，选取、确定标志层1)利用待导向井与标准井、参考井的岩性、钻时、气测、井斜和随钻伽马数据突变特征，进行地层对比，划分从导向中间点至靶点的地质导向标志层，对比标志层判断钻头所处位置和地层倾角；2)依据导向中间点至靶点划分的标志层对比结果，及时调整并修改原钻井设计靶点；第五步：根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚，结合地层倾角的变化，分配位移、控制造斜率，引导钻头和控制井眼轨迹走向，向目标靶点钻进；1)导向中间点至靶点地层产状稳定的单斜地层、水平地层，依据标志层距导向中间点位置、厚度合理分配位移使用量，控制造斜率；2)导向中间点至靶点地层产状多变的复合地层，分地层上倾、下倾两种模式，根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚，结合地层倾角的变化量，分配位移、控制造斜率。第六步：到达靶点依据第四步进行的地层对比，判断钻头是否到达靶区，到达则进入第七步；未到达则返回第五步；第七步：入靶控制1)依据第五步由上而下对比标志层按顺序分段分配位移、控制造斜率；2)入靶方式：地层上倾时进入上靶框，控制下切夹角2°～3°；地层下倾时，进入下靶框，控制下切夹角1°～2°；第八步：效果评价按地质设计中页岩气水平井身质量靶体考核范围指标和全角变化率进行评价。本专利技术提出地质导向从导向介入点开始至靶点进行分两段控制。第一段是导向介入点到导向中间点，依据目的层产状变化，遵循“井斜最合适、位移最小使用”原则合理控制井斜和位移使用量；第二段是导向中间点至靶点，利用入靶前地层标志层距中间点位置、厚度、地层倾角变化等特征，合理使用位移，分段控制造斜率，达到精确入靶的目的。本专利技术在中扬子地区页岩气井应用110余口井，井斜合适、靶前位移使用合理，井眼轨迹圆滑，入靶角度控制合理，目标地质靶点与设计地质误差小，靶点控制精度高，地质导向效果明显。附图说明图1为本专利技术工作流程框图；图2为待导向井分段方案图；图3为导向介入点至导向中间点控制图；图4为单斜地层垂深、位移与造斜率匹配关系图；图5为复合地层垂深、位移与造斜率匹配关系图；图6为试验水平井垂深、位移与造斜率匹配入靶控制实例样式。具体实施方式参照图1，本专利技术的具体步骤为：第一步：资料准备阶段1)收集待导向水平井所在区域标准井、已钻导眼井和邻井地质资料；所述区域标准井、导眼井、邻井地质资料包括自然伽马、岩性、全烃、甲烷、TOC和地层分层数据和目的层气显示数据；2)收集待导向井钻井设计书，包括井区地震剖面图、设计轨迹和靶点数据；3)收集待导向井的实时资料，包括待导向井导向介入点上方随钻实时岩性数据、气测数据、井斜数据和随钻伽马数据；所述气测数据包括钻时、全烃和甲烷；所述井斜数据包括井深、井斜角、方位角、垂深、投影位移、南北分量、东西分量、闭合距和全角变化率。4)依据钻前资料确定导向标准井、参考井；标准井、参考井的对比层位应齐全，目的层段不能缺失，标准井一般选1个，参考井可选1个以上。标准井选择原则：区域内的邻近探井，试气获得高产的开发井，优先选用导眼井、对比层段分布稳定、水平段轨迹方位与待导向井一致的井。参考井应为待导向井邻井，井距不宜超过水平段长度的4倍。第二步：确定待导向井的导向介入点、导向中间点1)确定导向介入点依据标准井与参考井对比，将对应的靶点之上、地层垂厚250m的位置确定为导向介入点，导向介入点井斜20°～30°，剩余位移≮400m；2)确定导向中间点依据标准井与参考井对比，将对应目的层靶点之上、地层垂厚100m的位置确定为导向中间点，剩余位移≮300m；待导向井分段方案见图2。图2中曲线段为井轨迹线，导向介入点到导向中间点为第一控制段，导向中间点到靶点为第二控制段。h、h1、h2、h3分别为250m、100m、50m、100m。第三步：控制导向介入点至导向中间点的轨迹(见图3)图3中导向介入点到导向中间点h为100m，曲线段为导向井轨迹线。1)导向介入点至导向中间点的控制遵循井斜最合适、位移最小使用原则，中间点轨迹与地层的夹角取经验值40°～45°，导向介入点到达导向中间点的井斜γ°按如下公式计算：γ°＝90°-α-β式中，α-目的层设计地层倾角，下倾为+°，上倾为-°；β-中间点轨迹与地层的夹角°；2)控制介入点至中间点地质导向，控制粉分地层上倾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法，其特征在于：具体步骤如下：第一步：资料准备阶段1)收集待导向水平井所在区域标准井、已钻导眼井和邻井地质资料；所述导眼井、邻井地质资料包括自然伽马、岩性、全烃、甲烷、TOC和试气结果；2)收集待导向井钻井设计书，有井区地震剖面图、设计轨迹和靶点数据；3)收集待导向井的实时资料，有待导向井导向介入点上方随钻实时岩性数据、气测数据、井斜数据和随钻伽马数据；4)依据钻前资料确定导向标准井、参考井；第二步：确定待导向井的导向介入点、导向中间点1)确定导向介入点依据标准井与参考井对比，将对应的靶点之上、地层垂厚250m的位置确定为导向介入点，导向介入点井斜20°～30°，剩余位移≮400m；2)确定导向中间点依据标准井与参考井对比，将对应目的层靶点之上、地层垂厚100m的位置确定为导向中间点，剩余位移≮300m；第三步：控制导向介入点至导向中间点的轨迹1)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，中间点轨迹与地层的夹角40°～45°，导向介入点到导向中间点的井斜γ°按如下公式计算：γ°＝90°‑α‑β式中，α‑目的层设计地层倾角，下倾为+°，上倾为‑°；β‑中间点轨迹与地层的夹角°；2)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，控制分地层上倾、下倾两种模式；(1)上倾地层，从导向介入点开始以造斜率K，K计量单位为°/m，增斜钻进至导向中间点；造斜率按如下公式计算K＝(γ2‑γ1)/(h×1.4)式中，γ1‑导向介入点井斜°；γ2‑导向中间点井斜°；h‑导向介入点至导向中间点地层垂厚m；(2)下倾地层：从导向介入点开始稳斜钻进50m～100m后，按步骤2)中的步骤(1)造斜率公式增斜钻进至导向中间点，其中h为开始增斜点至导向中点间地层垂厚；第四步：导向中间点至靶点地层对比，选取、确定标志层1)利用待导向井与标准井、参考井的岩性、钻时、气测、井斜和随钻伽马数据突变特征，进行地层对比，划分从导向中间点至靶点的地质导向标志层，对比标志层判断钻头所处位置和地层倾角；2)依据导向中间点至靶点划分的标志层对比结果，及时调整并修改原钻井设计靶点；第五步：根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚，结合地层倾角的变化，分配位移、控制造斜率，引导钻头和控制井眼轨迹走向，向目标靶点钻进；1)导向中间点至靶点地层产状稳定的单斜地层、水平地层，依据标志层距导向中间点位置、厚度合理分配位移使用量，控制造斜率；2)导向中间点至靶点地层产状多变的复合地层，分地层上倾、下倾两种模式，根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚，结合地层倾角的变化量，分配位移、控制造斜率。第六步：到达靶点依据第四步进行的地层对比，判断钻头是否到达靶区，到达则进入第七步；未到达则返回第五步；第七步：入靶控制1)依据第五步由上而下对比标志层按顺序分段分配位移、控制造斜率；2)入靶方式：地层上倾时进入上靶框，控制下切夹角2°～3°；地层下倾时，进入下靶框，控制下切夹角1°～2°；第八步：效果评价按地质设计中页岩气水平井身质量靶体考核范围指标和全角变化率进行评价。...

【技术特征摘要】
1.页岩气水平井随钻地质导向入靶前轨迹控制方法，其特征在于：具体步骤如下：第一步：资料准备阶段1)收集待导向水平井所在区域标准井、已钻导眼井和邻井地质资料；所述导眼井、邻井地质资料包括自然伽马、岩性、全烃、甲烷、TOC和试气结果；2)收集待导向井钻井设计书，有井区地震剖面图、设计轨迹和靶点数据；3)收集待导向井的实时资料，有待导向井导向介入点上方随钻实时岩性数据、气测数据、井斜数据和随钻伽马数据；4)依据钻前资料确定导向标准井、参考井；第二步：确定待导向井的导向介入点、导向中间点1)确定导向介入点依据标准井与参考井对比，将对应的靶点之上、地层垂厚250m的位置确定为导向介入点，导向介入点井斜20°～30°，剩余位移≮400m；2)确定导向中间点依据标准井与参考井对比，将对应目的层靶点之上、地层垂厚100m的位置确定为导向中间点，剩余位移≮300m；第三步：控制导向介入点至导向中间点的轨迹1)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，中间点轨迹与地层的夹角40°～45°，导向介入点到导向中间点的井斜γ°按如下公式计算：γ°＝90°-α-β式中，α-目的层设计地层倾角，下倾为+°，上倾为-°；β-中间点轨迹与地层的夹角°；2)控制导向介入点至导向中间点的轨迹，控制分地层上倾、下倾两种模式；(1)上倾地层，从导向介入点开始以造斜率K，K计量单位为°/m，增斜钻进至导向中间点；造斜率按如下公式计算K＝(γ2-γ1)/(h×1.4)式中，γ1-导向介入点井斜°；γ2-导向中间点井斜°；h-导向介入点至导向中间点地层垂厚m；(2)下倾地层：从导向介入点开始稳斜钻进50m～100m后，按步骤2)中的步骤(1)造斜率公式增斜钻进至导向中间点，其中h为开始增斜点至导向中点间地层垂厚；第四步：导向中间点至靶点地层对比，选取、确定标志层1)利用待导向井与标准井、参考井的岩性、钻时、气测、井斜和随钻伽马数据突变特征，进行地层对比，划分从导向中间点至靶点的地质导向标志层，对比标志层判断钻头所处位置和地层倾角；2)依据导向中间点至靶点划分的标志层对比结果，及时调整并修改原钻井设计靶点；第五步：根据标志层距导向中点间的垂深、垂厚，结合地层倾角的变化，分配位移、控制造斜率，引导钻头和控制井眼轨迹走向，向目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖勇，赵红燕，陈辉，石元会，叶应贵，胡端义，程国良，夏勇，张德洋，
申请(专利权)人：中石化江汉石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42