【技术实现步骤摘要】
水平井的水平段极限长度的设计方法
[0001]本专利技术属于油气田开发
，尤其涉及一种水平井的水平段极限长度的设计方法。
技术介绍
[0002]目前，水平井开发技术被广泛地应用在油气钻采工程中，而水平井开发设计中的一个重要问题就是确定水平段的长度。一般情况下，水平段越长，井筒与油气藏接触面积越大，越有利于油气的采出；但是水平段越长，钻具与井壁之间的接触面积越大，造成的摩阻扭矩越大，井口设备所受载荷也越大，当摩阻达到设备承受极限时，容易发生钻井安全事故，因此需要对水平井的水平段长度进行设计和预测。
[0003]水平井的水平段长度设计可以根据约束不同存在多种划分：(1)极限产量约束：建立水平井水平段极限长度数学关系模型，在特定的油藏、流体条件下，由水平井极限产量的计算公式反推水平段极限长度，该方法基于油藏开采角度，未完全考虑工程钻井等因素；(2)摩擦损失约束：水平段最优长度是当摩擦损失减少了20％产能时的长度，该方法基于水平井筒内压降对生产的影响，主要考虑了管壁摩擦引起的压降，但未研究摩擦对钻具产生的摩阻约束；(3)机械延伸极限约束：包括钻头钻柱作业极限和下套管作业极限，其主要考虑钻井作业中的钻具所受摩阻扭矩问题；(4)水力延伸极限约束：指在能够保持钻井流体正常循环及井眼清洁的前提下，钻井水力允许的井深；(5)裸眼延伸极限约束：指裸眼井底被压破或渗漏时的水平井井深，主要受地层因素影响。这些方法虽然均可以对水平井的水平段长度进行设计或预测，但均无法满足实钻约束，造成了较大的偏差。
技术实现思路
>[0004]针对现有技术的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种水平井的水平段极限长度的设计方法，旨在解决现有技术中的方法均无法满足实钻约束而设计或预测的水平段长度存在较大的偏差的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种水平井的水平段极限长度的设计方法，其中，水平井的水平段极限长度的设计方法包括：
[0006]根据勘探数据确定待预测水平井的预设井眼轨道；
[0007]根据待预测水平井的所在井区的井眼轨迹变化规律对预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到待预测水平井的预测井眼轨迹；
[0008]获取井区用于评价地层泥质含量与摩阻系数的相关性的第一关系模型；
[0009]将井区中多个已钻井的用于评价地层泥质含量的参数的平均值代入第一关系模型中，以得到待预测水平井的预测摩阻系数；
[0010]根据预测井眼轨迹和预测摩阻系数确定待预测水平井的预测动静摩阻系数比；
[0011]获取井区的摩阻系数与水平段极限长度的第二关系模型；
[0012]根据预测动静摩阻系数比选取相应的第二关系模型，并将预测摩阻系数代入第二
关系模型中以确定待预测水平井的水平段极限长度。
[0013]在本专利技术实施例中，根据待预测水平井的所在井区的井眼轨迹变化规律对预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到待预测水平井的预测井眼轨迹包括：
[0014]在井区内选择多个已钻井的井眼轨迹和测井数据；
[0015]根据每个已钻井的井眼轨迹和测井数据对任意一个基准测井段的井眼轨迹曲折度进行计算；
[0016]对多个已钻井的井眼轨迹曲折度进行统计分析，以确定井眼轨迹变化规律；
[0017]根据井眼轨迹变化规律对预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到待预测水平井的预测井眼轨迹。
[0018]在本专利技术实施例中，井眼轨迹曲折度的计算特征参数为井眼曲率矢量变化率，基准测井段的井眼曲率矢量变化率的计算公式为：
[0019][0020]式中，G
i
是指第i个基准测井段的井眼曲率矢量变化率，
°
/300m2；K
i
、K
i+1
分别为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段的平均井眼曲率，
°
/30m2；ω
i,i+1
为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段所在平面法线方向的夹角，
°
；ΔL为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段的两个测井段的平均段长，m。
[0021]在本专利技术实施例中，对多个已钻井的井眼轨迹曲折度进行统计分析，以确定井眼轨迹变化规律包括：
[0022]计算每个已钻井的井眼曲率矢量变化率分别在直井段、造斜段和水平段的标准差；
[0023]将多个已钻井在同一井段的标准差进行加权平均，以确定井眼轨迹变化规律。
[0024]在本专利技术实施例中，根据井眼轨迹变化规律对预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到待预测水平井的预测井眼轨迹包括：
[0025]根据加权平均后的标准差生成符合正态分布并且平均值为0的井眼曲率矢量变化率；
[0026]根据预设修正公式、井眼曲率矢量变化率和预设井眼轨道生成预测井眼轨迹，其中，预设修正公式为：
[0027][0028]式中，为修正后第i个点的井斜角，(
°
)；a
i
为修正前第i个点的井斜角，(
°
)；G
j
为符合正态分布的井眼曲率矢量变化率，
°
/300m2；ΔL
j
、ΔL
j
‑1分别为第j个和第j
‑
1个基准测井段的长度。
[0029]在本专利技术实施例中，获取井区用于评价地层泥质含量与摩阻系数的相关性的第一关系模型之前，还包括：
[0030]根据多个已钻井的井眼轨迹和钻井数据进行反演计算，以得到裸眼段在不同区段
内的最大动摩阻系数；
[0031]计算多个已钻井的裸眼段在同一区段内的平均自然伽马的自然对数；
[0032]根据平均自然伽马的自然对数和最大动摩阻系数对地层泥质含量与摩阻系数进行相关性分析，以得到第一关系模型。
[0033]在本专利技术实施例中，根据预测井眼轨迹和预测摩阻系数确定待预测水平井的预测动静摩阻系数比包括：
[0034]根据预测井眼轨迹和预测摩阻系数计算得到待预测水平井的预测最大动摩阻；
[0035]根据预测最大动摩阻和动静摩阻的最优临界值原则确定待预测水平井的预测动静摩阻系数比。
[0036]在本专利技术实施例中，获取井区的摩阻系数与水平段极限长度的第二关系模型之前还包括：
[0037]根据多个已钻井在出现托压情况前后的大钩载荷的差值分别确定各个已钻井的动静摩阻系数比；
[0038]在属于同一动静摩阻系数比的情况下，根据已钻井的摩阻系数和水平段实测长度建立第二关系模型。
[0039]在本专利技术实施例中，设计方法还包括：
[0040]在待预测水平井的甜点与靶点的数量在三个以上且不共线时，待预测水平井的水平段极限长度还需要减去不共线的多靶点折算的水平段长度。
[0041]在本专利技术实施例中，设计方法还包括：
[0042]当待预测水平井的钻井液密度不满足漏失约束或垮塌约束时，水平段停止钻井。
[004本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水平井的水平段极限长度的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：根据勘探数据确定待预测水平井的预设井眼轨道；根据所述待预测水平井的所在井区的井眼轨迹变化规律对所述预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到所述待预测水平井的预测井眼轨迹；获取所述井区用于评价地层泥质含量与摩阻系数的相关性的第一关系模型；将所述井区中多个已钻井的用于评价地层泥质含量的参数的平均值代入所述第一关系模型中，以得到所述待预测水平井的预测摩阻系数；根据所述预测井眼轨迹和所述预测摩阻系数确定所述待预测水平井的预测动静摩阻系数比；获取所述井区的摩阻系数与水平段极限长度的第二关系模型；根据所述预测动静摩阻系数比选取相应的所述第二关系模型，并将所述预测摩阻系数代入所述第二关系模型中以确定所述待预测水平井的水平段极限长度。2.根据权利要求1所述的水平井的水平段极限长度的设计方法，其特征在于，所述根据所述待预测水平井的所在井区的井眼轨迹变化规律对所述预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到所述待预测水平井的预测井眼轨迹包括：在所述井区内选择多个所述已钻井的井眼轨迹和测井数据；根据每个所述已钻井的井眼轨迹和测井数据对任意一个基准测井段的井眼轨迹曲折度进行计算；对多个所述已钻井的所述井眼轨迹曲折度进行统计分析，以确定所述井眼轨迹变化规律；根据所述井眼轨迹变化规律对所述预设井眼轨道进行实钻化处理，以得到所述待预测水平井的预测井眼轨迹。3.根据权利要求2所述的水平井的水平段极限长度的设计方法，其特征在于，所述井眼轨迹曲折度的计算特征参数为井眼曲率矢量变化率，所述基准测井段的井眼曲率矢量变化率的计算公式为：式中，G
i
是指第i个基准测井段的井眼曲率矢量变化率，
°
/300m2；K
i
、K
i+1
分别为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段的平均井眼曲率，
°
/30m2；ω
i,i+1
为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段所在平面法线方向的夹角，
°
；ΔL为第i个基准测井段和第i+1个基准测井段的两个测井段的平均段长，m。4.根据权利要求3所述的水平井的水平段极限长度的设计方法，其特征在于，所述对多个所述已钻井的所述井眼轨迹曲折度进行统计分析，以确定所述井眼轨迹变化规律包括：计算每个所述已钻井的所述井眼曲率矢量变化率分别在直井段、造斜段和水平段的标准差；将多个所述已钻井在同一井段的所述标准差进行加权平均，以确定所述井眼轨迹变化规律。5.根据权利要求4所述的水平井的水平段极限长度的设计方法，其特征在于，根据所述<...
【专利技术属性】
技术研发人员：金衍，卢运虎，陈勉，黄根炉，刘洪涛，陈浩东，张伟国，周波，刘和兴，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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