一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法，依据靶点垂深、靶前距、偏移距等系列关键参数进行模拟计算，将三维水平井全井段划分为七个控制井段，利用水平井计算软件对关键参数进行模拟计算；钻进过程中强化钻井参数，稳斜段考虑地层自然稳

【技术实现步骤摘要】
一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法


[0001]本专利技术属于钻井工程
，具体涉及一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法。

技术介绍

[0002]随着油气田开发的深入，在黄土塬地貌条件下，井场土地征借与环保审批难度大、建设成本高，为充分利用井场，需要采用大偏移距三维水平井丛开发，以降低开发成本，因此，大偏移距的三维水平井的部署井数逐年增加。大偏移距三维水平是在垂深一定的情况下，井口与水平段投影不在同一条直线上，存在一定的偏移距，这就导致了此类井型偏移距大，实钻摩阻扭矩高、轨迹控制难度大、钻井施工效率低等技术难点，控制技术要求更加精细。目前大偏移距三维水平井的现场施工，虽然基于三维水平井剖面优设计方法的理论依据，但在现场实施过程中缺乏一套精细化、系统化的实钻轨迹控制思路与方法。
[0003]本专利技术从三维轨迹设计与过程控制、钻具组合、钻井参数及新工具应用等方面入手，通过优化轨迹设计、细化过程控制、优选钻具组合、强化钻井参数、配套新工具等系列技术措施，形成优质、快速、精准的三维水平井实钻轨迹控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法，通过从轨迹设计与过程控制、钻具组合、钻井参数几个方面入手，优化轨迹设计、细化过程控制、优选钻具组合、强化钻井参数、合理化配套新工具等系列技术措施，形成优质、快速、精准、安全的三维水平井实钻轨迹控制方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法，具体操作步骤如下：
[0006]步骤1：轨迹设计：依据靶点垂深、靶前距、偏移距等系列关键数据进行模拟计算，将三维水平井全井段划分为七个控制井段，形成七段制设计与控制模式化；七个控制井段由上往下依次为直井段、造斜段、稳斜段、扭方位段、第一增斜段、第二增斜段和水平段；
[0007]步骤2：利用水平井landmark计算软件对L1，K1,K2,α关键参数进行模拟计算，将全井段增斜率控制在4.5度
‑
4.8度/30m；若有效靶前距不能满足该增斜率要求，则选择大于或小于靶体方位90度的方位进行纠偏，来延长靶前距；将扭方位段井斜控制在30度以内；如果扭方位段未能完成扭方位，则在增斜段采用增斜加扭方位的方式完成，增斜段剩余方位须小于靶体设计方位15度；
[0008]其中，L1：直井段长度；
[0009]K1：第一增斜段造斜率；
[0010]K2:第二增斜段造斜率；
[0011]α：纠偏井斜，即纠偏段控制的井斜；
[0012]步骤3：钻进过程中强化钻井参数，以大钻压、大排量、高转速为核心，最大限度发
挥设备、动力钻具的效能；造斜段的造斜率控制在6.5度/30m；造斜段的井斜控制在小于纠偏段设计井斜的2
‑
3度；
[0013]步骤4：稳斜段考虑地层稳增井斜特点，钻具以小于稳斜段井斜2
‑
3度进入稳斜段，尽可能在这一井段减少滑动，快速钻进；
[0014]步骤5：扭方位段要根据井斜大小合理选择扭方位方式，当井斜＞12度，为降低实钻扭方位难度，需先降井斜至12度以内，再进行扭方位，若井斜在12度以内，可直接进行扭方位；
[0015]步骤6：第一增斜段轨迹控制始终做到井斜控制较设计值超前1度、预留8
‑
10米复合进尺，以防施工中工具面不到位造成欠井斜；采用“滑动+复合”方式调整，确保井眼平滑；
[0016]步骤7：着陆前控制要领，钻具组合A在井斜60度后钻具自然增斜率为0.7
‑
1.0度，减少滑动进尺，当实钻轨迹与设计有偏离时，需要重新对剩余井段进行待钻设计；在井斜75度之后规划一个全角变化率较小的井段，预留一个调整空间，避免目的层垂深变化带来的轨迹被动；入窗姿态采用小井斜，88
‑
89度，上靶区入窗，为水平段的钻进奠定基础；
[0017]步骤8：水平段控制井斜89
‑
91度，采用微调方式进行控制；水平段增斜率为0.1
‑
0.3度/10m之间，预算井底井斜接近91度时进行滑动降斜控制，以防止因井斜变化钻出油层。
[0018]本专利技术的特点还在于，
[0019]直井段钻进方式为复合钻进，钻压为80
‑
140KN，螺杆压差为3.5Mpa；转速为90rpm，排量为38
‑
45升/秒。
[0020]造斜段、稳斜段、扭方位段、第一增斜段和第二增斜段的钻进方式为滑动+复合，钻压为100
‑
150KN，螺杆压差为2.0
‑
3.0Mpa；转速为70rpm，排量为42
‑
45升/秒。水平段钻进方式为复合钻进，钻压为60
‑
80KN，螺杆压差为1.5
‑
2.0Mpa；转速为60rpm，排量为30
‑
34升/秒。
[0021]直井段、造斜段、稳斜段、扭方位段、第一增斜段、第二增斜段采用钻具组合A，水平段采用钻具组合B。
[0022]钻具组合A：φ215.9mmBit6刀翼PDC+φ165mm1.5度单弯螺杆+MWD+Φ168mmNDC
×
1根+Ⅱ型水力振荡器+Φ127mmHWDp
×
9根+Φ127mmDp+Φ127mmHWDp
×
45根+Φ127mmDp；
[0023]钻具组合B：φ215.9mmBit5刀翼PDC+Φ172mm1.25度单弯螺杆(+Φ212mm球扶+MWD+Φ168mmNDC
×
1根+Φ127mmHWDp
×
9根+Φ127mmDp+Φ127mmHWDp
×
45根+Φ127mmDp；
[0024]步骤1靶点垂深表示：靶点至井口转盘面所在水平面的垂直距离，也就是靶点垂直深度；靶前距指的是水平井第一个靶点与井口铅垂线的距离；偏移距：指井口与第一靶点的连线与水平段方位不在一条线上，井口到水平段方位延伸线上的垂直距离成为偏移距。
[0025]步骤7全角变化率较小的井段的造斜率为2
‑
5度/30m。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术是以通过对靶点垂深、靶前距、偏移距等关键数据进行模拟计算，运用“七段制”设计出最优的三维水平井井身剖面，结合当前成熟的钻具组合及水力振荡器，强化钻井参数，细化轨迹过程控制，所钻井眼轨迹平滑，摩阻扭矩小，可以实现精确入靶，安全快速钻井，现场适应性强，具有推广价值。本专利技术涉及一种石油工业应用的大偏移距三维水平井的实钻轨迹控制方法，适用于油气田三维水平井钻井施工中轨迹控制领域。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法中全井段轨迹模拟图；
[0028]图2是本专利技术的大偏移距三维水平井示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例中A1井钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1：轨迹设计：依据靶点垂深、靶前距、偏移距一系列关键数据进行模拟计算，将三维水平井全井段划分为七个控制井段，形成七段制设计模式化；七个控制井段由上往下依次为直井段、造斜段、稳斜段、扭方位段、第一增斜段、第二增斜段和水平段；步骤2：利用水平井landmark计算软件对L1，K1,K2,α关键参数进行模拟计算，将全井段增斜率控制在4.5度
‑
4.8度/30m；若有效靶前距不能满足该增斜率要求，选择大于或小于靶体方位90度的方位进行纠偏，来延长靶前距；将扭方位段井斜控制在30度以内；如果扭方位段未完成扭方位，则在增斜段采用增斜加扭方位的方式完成，增斜段剩余方位须小于靶体设计方位15度；其中，L1：直井段长度；K1：第一增斜段造斜率；K2:第二增斜段造斜率；α：纠偏井斜，即纠偏段控制的井斜；步骤3：钻进过程中强化钻井参数，造斜段的造斜率控制在6.5度/30m；造斜至较纠偏井斜小2
‑
3度；步骤4：稳斜段考虑地层稳增井斜特点，钻具以小于稳斜段井斜2
‑
3度进入稳斜段，在这一井段减少滑动，快速钻进；步骤5：扭方位段要根据扭方位段井斜大小合理选择扭方位方式，井斜＞12度，需先降井斜至12度以内，再进行扭方位；井斜＜12度，直接进行扭方位；步骤6：第一增斜段轨迹控制始终做到井斜控制较设计值超前1度，预留8
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10米复合进尺，以防施工中工具面不到位造成欠井斜；采用“滑动+复合”方式调整，确保井眼平滑；步骤7：着陆前控制要领：钻具在井斜60度后钻具自然增斜率为0.7
‑
1.0度，减少滑动进尺，当实钻轨迹与设计有偏离时，需要重新对剩余井段进行待钻设计；在井斜75度之后规划一个全角变化率较小的井段，预留一个调整空间，避免目的层垂深变化带来的轨迹被动；入窗姿态采用小井斜，88
‑
89度，上靶区入窗；步骤8：水平段控制井斜89
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91度，采用微调方式进行控制；水平段增斜率为0.1
‑
0.3度/10m之间，预算井底井斜接近91度时进行滑动降斜控制，以防止因井斜变化钻出油层。2.根据权利要求1所述的一种大偏移距三维水平井井眼轨迹控制方法，其特征在于，所述直井段钻进方式为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇茗，解永刚，段志锋，唐向阳，谢江锋，白明娜，宫臣兴，余世福，黄占盈，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：