專利名稱：一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于水平井鉆進(jìn)過程中，在造斜段完成后，水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法。
背景技術(shù)：
目前，在石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，水平井作業(yè)中，使用隨鉆測井工具、隨鉆測量工具和現(xiàn)場綜合錄井工具。隨鉆測量工具、隨鉆測井工具位于離鉆頭不遠(yuǎn)的地方，在鉆機(jī)鉆進(jìn)的同時獲取地層的各種資料和井眼軌跡資料，包括井斜、方位、自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率等。現(xiàn)場綜合錄井工具獲取鉆時、巖屑、熒光、氣測錄井等，這樣利用隨鉆測量工具、隨鉆測井工具測得的鉆井參數(shù)、地層參數(shù)和現(xiàn)場綜合錄井資料推導(dǎo)出目的層位置和鉆頭在目的層中實(shí)際位置，并及時調(diào)整鉆頭軌跡，使之順著地質(zhì)導(dǎo)向人員的設(shè)想鉆進(jìn)。但是地下地質(zhì)條件復(fù)雜，地層并不是非常穩(wěn)定和平坦的，目的層垂深存在不確定性，地質(zhì)部門對目的層垂深的預(yù)測有一定的誤差，參見陳庭根，“鉆井工程理論與技術(shù)，”山東，中國石油大學(xué)出版社209,210(2006)。當(dāng)完全根據(jù)設(shè)計書和地質(zhì)構(gòu)造圖控制井眼軌跡時，經(jīng)常會出現(xiàn)鉆頭偏離目的層的情況，尤其在水平井著陸時，事先無法確定目的層是提前，還是滯后？稍有不慎就導(dǎo)致水平井著陸失敗。現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員的解決方法是在造斜段完成后著陸之前使井眼軌跡與地層保持一個夾角穩(wěn)斜鉆進(jìn)探尋目的層，當(dāng)確定著陸后， 及時調(diào)整鉆頭軌跡，使之與目的層平行，順著目的層沿層鉆進(jìn)。夾角的大小對成功著陸與否產(chǎn)生明顯影響。當(dāng)夾角過小時，接近目的層慢，損失了寶貴的水平段，在目的層垂深比地質(zhì)部門預(yù)測滯后時表現(xiàn)尤為明顯，如果目的層垂深比地質(zhì)部門預(yù)測滯后5米，以1度夾角接近目的層，需要多鉆進(jìn)280米才能著陸，造成了水平段明顯損失；當(dāng)夾角過大時，可能直接鉆穿目的層，在某些地層中可能再也無法追回目的層，如果目的層厚度為2米，以10度夾角著陸，著陸后以2度/10米造斜率增斜，井眼軌跡將在目的層里鉆進(jìn)15米后迅速鉆穿目的層從層底鉆出，需要只少鉆進(jìn)50米才能鉆回目的層，同時造成井眼軌跡不圓滑，增加工程上的風(fēng)險。綜上所述，由于地質(zhì)部門對目的層垂深的預(yù)測有一定的誤差，目的層垂深存在不確定性，現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員需要在著陸之前使井眼軌跡與地層保持一個夾角穩(wěn)斜鉆進(jìn)探尋目的層。但是目前還沒計算這個夾角大小的明確方法，需要開發(fā)一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法以保證實(shí)鉆井眼軌跡既能減少損失水平段，又不鉆穿目的層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法，為現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向提供支持。且方法步驟簡單、操作簡易、行之有效，能有效解決水平井著陸時造成水平段浪費(fèi)問題和有效解決井眼軌跡鉆穿目的層問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法， 其特征在于該方法包括以下步驟。
步驟一預(yù)測井眼軌跡到目的層頂界最大距離，當(dāng)井眼軌跡著陸后，它將逐漸遠(yuǎn)離目的層頂界，其最遠(yuǎn)點(diǎn)到目的層頂界的距離為井眼軌跡到目的層頂界最大距離；為了使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)，盡量提高砂巖鉆遇率，通常要求這個距離不能超過目的層厚度；由于此時還沒有著陸，無法確定目的層厚度，實(shí)際操作中以鄰井目的層厚度作參照，即預(yù)測井眼軌跡到目的層頂界最大距離等于鄰井目的層厚度。步驟二 預(yù)測造斜率，當(dāng)井眼軌跡著陸后，為了使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)， 應(yīng)使井眼軌跡處于目的層內(nèi)，并且井斜角與地層傾角保持一致，然而這時井斜角與地層傾角之間有一個夾角，所以，現(xiàn)場實(shí)鉆中一旦確定井眼軌跡著陸，就要盡量增斜，以達(dá)到使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)目的；增斜過程的造斜率是可以預(yù)測的，現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員根據(jù)造斜工具造斜能力和本區(qū)地質(zhì)特征預(yù)測造斜率。步驟三預(yù)測著陸時井斜角與地層最大可行夾角，當(dāng)井眼軌跡著陸后，持續(xù)以步驟二所預(yù)測的造斜率增斜鉆進(jìn)，一直到達(dá)步驟一所預(yù)測的井眼軌跡到目的層頂界最大距離最
大距離點(diǎn)所處位置時，這段井眼軌跡為一圓弧，其半徑為
權(quán)利要求
1. 一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一預(yù)測井眼軌跡到目的層頂界最大距離，當(dāng)井眼軌跡著陸后，它將逐漸遠(yuǎn)離目的層頂界，其最遠(yuǎn)點(diǎn)到目的層頂界的距離為井眼軌跡到目的層頂界最大距離；為了使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)，盡量提高砂巖鉆遇率，通常要求這個距離不能超過目的層厚度；由于此時還沒有著陸，無法確定目的層厚度，實(shí)際操作中以鄰井目的層厚度作參照，即預(yù)測井眼軌跡到目的層頂界最大距離等于鄰井目的層厚度；步驟二 預(yù)測造斜率，當(dāng)井眼軌跡著陸后，為了使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)，應(yīng)使井眼軌跡處于目的層內(nèi)，并且井斜角與地層傾角保持一致，然而這時井斜角與地層傾角之間有一個夾角，所以，現(xiàn)場實(shí)鉆中一旦確定井眼軌跡著陸，就要盡量增斜，以達(dá)到使井眼軌跡順著目的層沿層鉆進(jìn)目的；增斜過程的造斜率是可以預(yù)測的，現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員根據(jù)造斜工具造斜能力和本區(qū)地質(zhì)特征預(yù)測造斜率；步驟三預(yù)測著陸時井斜角與地層最大可行夾角，當(dāng)井眼軌跡著陸后，持續(xù)以步驟二所預(yù)測的造斜率增斜鉆進(jìn)，一直到達(dá)步驟一所預(yù)測的井眼軌跡到目的層頂界最大距離點(diǎn)所處位置時，這段井眼軌跡為一圓弧，其半徑為n 360 1R =-χ ——K 2π ，著陸時井斜角與地層最大可行夾角滿足,、R-D , 2πχ χΚcos ⑷=-=1--R360即(Λ Ιπχ χΚλ a = arccos 1--、 360 J>式中R是圓弧的半徑，D是步驟一預(yù)測的井眼軌跡到目的層頂界最大距離，K是步驟二預(yù)測的造斜率，a是步驟三預(yù)測的著陸時井斜角與地層最大可行夾角，JI是圓周率，cos是余弦函數(shù)，arccos是反余弦函數(shù)；步驟四預(yù)測地層傾角，由于此時還沒有著陸，無法確定目的層的真實(shí)地層傾角，需要以多口鄰井的分層數(shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)擬合生成目的層頂界構(gòu)造圖，然后再把井眼軌跡投影到目的層頂界構(gòu)造圖中，預(yù)測著陸點(diǎn)處地層傾角；這個工作通常由地質(zhì)建模人員完成，并記載在地質(zhì)設(shè)計書中，所以現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員只需查閱地質(zhì)設(shè)計書得到預(yù)測的地層傾角，無需另行預(yù)測地層傾角；步驟五確定井斜角大小，根據(jù)步驟三預(yù)測的井斜角與地層最大可行夾角，結(jié)合步驟四預(yù)測的地層傾角，現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向人員選擇一個與地層傾角的夾角相等或者稍小的井斜角保持穩(wěn)斜鉆進(jìn)探尋目的層，可有效減少水平段浪費(fèi)，又能有效預(yù)防井眼軌跡鉆穿目的層；步驟六實(shí)鉆中著陸段地質(zhì)導(dǎo)向，造斜段完成后，在著陸之前保持步驟五所確定井斜角穩(wěn)斜鉆進(jìn)探尋目的層，當(dāng)現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)確定鉆遇目的層時，以步驟二所預(yù)測的造斜率增斜鉆進(jìn)，直至井眼軌跡與地層傾角平行，并處于目的層砂巖顯示最好的位置時，保持穩(wěn)斜鉆進(jìn)。
全文摘要
一種水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法，涉及石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于水平井鉆進(jìn)過程中，在造斜段完成后，水平井著陸時地質(zhì)導(dǎo)向方法。其特征是，在造斜段完成后，著陸之前使井眼軌跡按一定的井斜角穩(wěn)斜鉆進(jìn)探尋目的層，當(dāng)現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)確定鉆遇目的層時，增斜鉆進(jìn)，直至井眼軌跡與地層傾角平行，并處于目的層砂巖顯示最好的位置時，保持穩(wěn)斜鉆進(jìn)。本發(fā)明以目的井現(xiàn)場實(shí)鉆數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，綜合考慮了目的層垂深提前和滯后兩種可能，可有效減少水平段浪費(fèi)，又能有效預(yù)防井眼軌跡鉆穿目的層。
文檔編號E21B47/022GK102162355SQ20111005532
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者邱世軍 申請人:邱世軍