CN109812228A - 双水平井的钻井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双水平井的钻井方法。双水平井包括第一水平井和第二水平井，钻井方法包括：确定第一水平井的井口位置以及第一水平井的第一水平井段的远离井口的一端的位置，钻设第一水平井；确定第二水平井的井口位置以及第二水平井的第二水平井段的远离井口的一端的位置；根据第二水平井的井口位置与第一水平井的井眼轨迹，钻设第二水平井。本申请的技术方案能将第二水平井的水平段的井眼轨迹与第一水平井的水平段的井眼轨迹的相对误差控制在一定范围内。
Description
技术领域
本发明涉及稠油开采领域，具体而言，涉及一种双水平井的钻井方法。
背景技术
石油开发过程中，在地层埋藏较浅(100～450m)的区域蕴藏丰富的超稠油油藏，需采用双水平井组进行开发，即纵向布置一对相互平行的水平井，分别为注汽井与生产井。通过注汽井注入高温蒸汽以预热地层及原油，降低原油粘度。通过生产井将原油采出地面。注汽井与生产井间距为5m。现有技术中，在前期钻井过程中，采用由定向马达、无磁钻杆、随钻测量及地面控制装置构成钻井轨迹控制***，对常规水平井钻井轨迹进行控制，单独完成每一口井的钻进。该钻井方式中，注汽井与生产井，水平段的井眼轨迹的间距误差大于±0.5m、平面间距误差大于±1m，该误差较大，影响后期注入蒸汽对地层及原油的预热效果，从而影响整个油藏的有效动用。也就是说，现有技术的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双水平井的钻井方法，以解决现有技术的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种双水平井的钻井方法，双水平井包括第一水平井和第二水平井，钻井方法包括：确定第一水平井的井口位置以及第一水平井的第一水平井段的远离井口的一端的位置，钻设第一水平井；确定第二水平井的井口位置以及第二水平井的第二水平井段的远离井口的一端的位置；根据第二水平井的井口位置与第一水平井的井眼轨迹，钻设第二水平井。
进一步地，第一水平井为注汽井，第二水平井为生产井。
进一步地，第一水平井包括第一竖直井段、与第一竖直井段连通的第一水平井段以及设置在第一竖直井段和第一水平井段之间的第一过渡井段，钻设第一水平井的步骤包括：在第一水平井的井口位置安装钻机；钻设第一竖直井段，下入第一套管；钻设第一过渡井段，下入第二套管；钻设第一水平井段，下入第三套管。
进一步地，第二水平井包括第二竖直井段、与第二竖直井段连通的第二水平井段以及设置在第二竖直井段和第二水平井段之间的第二过渡井段，钻设第二水平井的步骤包括：在第二水平井的井口位置安装钻机；钻设第二竖直井段，下入第四套管；钻设第二过渡井段，下入第五套管；根据第一水平井的井眼轨迹，钻设第二水平井段。
进一步地，钻设第二水平井段的步骤包括：在第一水平井段中设置目标靶点；将通井钻具放至第一水平井段内目标靶点所在的位置；将组合钻具放至第二过渡井段内，确定目标靶点与组合钻具之间的相对偏移量；根据相对偏移量调整组合钻具的钻进方向。
进一步地，通井钻具上设有磁导向探测器，组合钻具上设有磁场发射装置，磁导向探测器根据磁场发射装置发出的磁场信号确定相对偏移量。
进一步地，目标靶点为多个；钻设第二水平井段的步骤包括：步骤A、将通井钻具下到当前的目标靶点所在的位置；步骤B、确定当前的目标靶点与下入至第二过渡井段内的组合钻具之间的相对偏移量；步骤C、根据相对偏移量调整组合钻具的钻进方向；步骤D、在组合钻具到达预设的位置时，停止钻进，在第一水平井段的中心线上远离第一水平井的井口位置的方向，将通井钻具下到下一个目标靶点所在的位置；重复步骤B至步骤D，直到完成第二水平井段的钻进。
进一步地，在完成第二水平井段的钻进步骤之后，钻井方法还包括下入第六套管的步骤。
进一步地，相邻两个目标靶点之间的距离为20m。
进一步地，通井钻具上设有磁场发射装置，组合钻具上设有磁导向探测器，磁导向探测器根据磁场发射装置发出的磁场信号确定相对偏移量。
应用本发明的技术方案，先钻设第一水平井，在钻设第二水平井的过程中，以第一水平井的井眼轨迹为基准，根据组合钻具的实际位置，确定组合钻具的实际位置与第一水平井的井眼轨迹对应点的位置偏移量，根据该位置偏移量实时调整组合钻具的钻进方向，以保证能将第二水平井的水平段的井眼轨迹与第一水平井的水平段的井眼轨迹的相对误差控制在一定范围内。解决了现有技术的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的双水平井的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一水平井；11、第一竖直井段；12、第一过渡井段；13、第一水平井段；14、第一套管；15、第二套管；16、第三套管；17、目标靶点；20、第二水平井；21、第二竖直井段；22、第二过渡井段；23、第二水平井段；24、第四套管；25、第五套管；26、第六套管。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本申请实施例中，以油井井场大小为80m×60m；双水平井的井口中心距离约20m为例对本申请的实施方式进行说明。本申请的水平井的井眼轨迹表示水平井的井管中心线所在的位置。本申请的目标靶点为虚拟数据点，在确定目标靶点的同时，将所有目标靶点的参数数据输入至***软件。
本发明的主要目的在于提供一种双水平井的钻井方法。具体如下：
如图1所示，双水平井包括第一水平井10和第二水平井20。钻井方法包括：确定第一水平井10的井口位置以及第一水平井10的第一水平井段13的远离井口的一端的位置，钻设第一水平井10；确定第二水平井20的井口位置以及第二水平井20的第二水平井段23的远离井口的一端的位置；根据第二水平井20的井口位置与第一水平井10的井眼轨迹，钻设第二水平井20。
水平井钻井作业，是从地表向地底油藏钻设油井。在钻井作业中，水平井的水平段的实际方向不易控制，容易偏离水平井的设计方向。为此，本实施例中，在钻井之前，先确定井口位置，进而根据设计中水平井的竖直井段的深度以及水平井的水平井段的方向，确定水平井的水平井段的远离井口的一端的位置。钻井作业时，根据该末端的位置以及组合钻具的实际位置调整组合钻具的钻进方向，以避免水平井的水平井段的实际方向偏离设计方向。
本申请实施例中，先钻设第一水平井10，在钻设第二水平井20的过程中，以第一水平井10的井眼轨迹为基准，根据组合钻具的实际位置，在水平方向上确定组合钻具的实际位置与第一水平井10的井眼轨迹的之间的水平偏移量，在垂直方向上确定组合钻具的实际位置与第一水平井10的井眼轨迹的之间的垂直偏移量，根据水平偏移量与垂直偏移量实时调整组合钻具的钻进方向，以使第二水平井20的水平段的井眼轨迹与第一水平井10的水平段的井眼轨迹的相对误差能控制在一定范围里。解决了现有技术的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题。
超稠油油藏开采SAGD技术中，双水平井包括生产井与注汽井。本申请实施例中，第一水平井10为生产井，第二水平井20为注汽井。
在未给出的实施例中，也可以将第一水平井10设为注汽井，第二水平井20设为生产井。
本申请实施例中，第一水平井10包括第一竖直井段11、第一过渡井段12和第一水平井段13。第一竖直井段11与第一竖直井段11连通，第一过渡井段12设置在第一竖直井段11和第一水平井段13之间。钻设第一水平井10的步骤包括：在第一水平井10的井口位置安装钻机；钻设第一竖直井段11，下入第一套管14；钻设第一过渡井段12，下入第二套管15；钻设第一水平井段13，下入第三套管16。
在第一水平井10的井口位置安装钻机，钻进第一竖直井段11，在完成第一竖直井段11的钻进作业时，起出组合钻具。对第一竖直井段11进行通井作业以去除第一竖直井段11中的杂物，将第一套管14下入第一竖直井段11，在第一套管14的外壁面与第一竖直井段11的内壁面之间的环形空间内注满混凝土，等候混凝土凝固，以加固第一竖直井段11，完成第一竖直井段11的固井作业。
在第一竖直井段11的固井作业完成后，钻机钻进第一过渡井段12，在完成第一过渡井段12的钻进作业时，起出组合钻具。对第一过渡井段12进行通井作业以去除第一过渡井段12的杂物，将第二套管15下入第一过渡井段12，在第二套管15的外壁面与第一过渡井段12的内壁面之间的环形空间内注满混凝土，等候混凝土凝固，以加固第一过渡井段12，完成第一过渡井段12的固井作业。
在第一过渡井段12的固井作业完成后，钻机钻进第一水平井段13，在完成第一水平井段13的钻进作业时，起出组合钻具。对第一水平井段13进行通井作业以去除第一水平井段13中的杂物，将测量仪器下入第一水平井10以测量第一水平井10内的参数，将第三套管16下入第一水平井段13，完成第一水平井10的钻设作业。
本申请实施例中，第二水平井20包括第二竖直井段21、第二过渡井段22和第二水平井段23。第二竖直井段21与第二水平井段23连通，第二过渡井段22设置在第二竖直井段21和第二水平井段23之间，钻设第二水平井20的步骤包括：在第二水平井20的井口位置安装钻机；钻设第二竖直井段21，下入第四套管24；钻设第二过渡井段22，下入第五套管25；根据第一水平井10的井眼轨迹，钻设第二水平井段23。
在第二水平井20的井口位置安装钻机，钻进第二竖直井段21，在完成第二竖直井段21的钻进作业时，起出组合钻具。对第二竖直井段21进行通井作业以去除第二竖直井段21中的杂物，将第四套管24下入第二竖直井段21，在第四套管24的外壁面与第二竖直井段21的内壁面之间的环形空间内注满混凝土，等候混凝土凝固，以加固第二竖直井段21，完成第二竖直井段21的固井作业。
在第二竖直井段21的固井作业完成后，钻机钻进第二过渡井段22，在完成第二过渡井段22的钻进作业时，起出组合钻具。对第二过渡井段22进行通井作业以去除第二过渡井段22中的杂物，将第五套管25下入第二过渡井段22，在第五套管25与第二过渡井段22的环空注满混凝土，等候混凝土凝固，以加固第二过渡井段22，完成第二过渡井段22的固井作业。
在第二过渡井段22的固井作业完成后，下入组合钻具，钻设套管鞋，即在第二过渡井段22远离井口的一端，沿着第二过渡井段22的切线，于远离井口的方向，组合钻具钻进3至5m，为后续钻进第二水平井段23的作业做准备。
本申请实施例中，钻设第二水平井段23的步骤包括：在第一水平井段13中设置目标靶点17；将通井钻具放至第一水平井段13内目标靶点17所在的位置；将组合钻具放至第二过渡井段22内，确定目标靶点17与组合钻具之间的相对偏移量；根据相对偏移量调整组合钻具的钻进方向。
本实施例在已完成的第一水平井段13中设置目标靶点17，在后续钻进第二水平井段23时，以上述目标靶点17为基准点，在水平方向上确定组合钻具的实际位置与上述基准点的水平偏移量，在垂直方向上确定组合钻具的实际位置与上述基准点的竖直偏移量。进而根据上述水平偏移量与竖直偏移量实时调整组合钻具的钻进方向。以使第二水平井段23的井眼轨迹与第一水平井段13的井眼轨迹的相对误差在预设的范围内。
本申请实施例中，通井钻具上设有磁导向探测器，组合钻具上设有磁场发射装置，磁导向探测器根据磁场发射装置发出的磁场信号确定偏移量。
本申请实施例的第二水平井段23的钻进作业采用磁导向技术控制组合钻具的钻进方向。在通井钻具上设置接收磁场信号的磁导向探测器，在组合钻具上设置发射磁场信号的磁场发射装置。在第二水平井段23的钻进过程中，磁导向探测器接收磁场发射装置发射的磁场信号，以获知组合钻具的实时位置，确定组合钻具的实时位置与目标靶点17的相对偏移量，进而根据该相对偏移量实时调整组合钻具的钻进方向，以能将第二水平井段23的井眼轨迹与第一水平井段13的井眼轨迹之间的相对误差控制在一定范围里。解决了现有技术的钻井方式完成的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题。
在另一个实施例中，也可以在通井钻具上设置发射磁场信号的磁场发射装置，在组合钻具上设置接收磁场信号的磁导向探测器。
本申请实施例中，目标靶点17为多个；钻设第二水平井段23的步骤包括：步骤A、将通井钻具下到当前的目标靶点17所在的位置；步骤B、确定当前的目标靶点与下入至第二过渡井段22内的组合钻具之间的相对偏移量；步骤C、根据相对偏移量调整组合钻具的钻进方向；步骤D、在组合钻具到达预设的位置时，停止钻进，在第一水平井段13的中心线上远离第一水平井10的井口位置的方向，将通井钻具下到下一个目标靶点17的所在的位置；重复步骤B与步骤D，直到完成第二水平井段23的钻进。
本实施例在已完成的第一水平井段13中设置多个目标靶点17，在组合钻具钻进第二水平井段23的过程中，开始时，以第一个目标靶点17作为当前的目标靶点17，在当前的目标靶点17的位置设置磁导向探测器，以当前的目标靶点17为基准点，引导组合钻具的钻进作业。在钻进第二水平井段23的过程中，组合钻具到达预设的位置时，组合钻具停止钻进。在钻进过程中，组合钻具逐渐向目标点靠近，磁导向探测器接收到的磁场信号逐渐增强，在距离磁导向探测器的探管3m的附近位置时，磁导向探测器接收到的磁场信号达到饱和值。本申请实施例中，将磁导向探测器接收到的磁场信号达到饱和值的位置设置为上述预设的位置，组合钻具到达预设的位置时，组合钻具停止钻进。将通井钻具下到当前的目标靶点17的下一个目标靶点17所在的位置，即第二个目标靶点17的位置，并以第二个目标靶点17为当前的目标靶点17，开始新一轮的钻进作业，重复上述的操作，直至完成整个第二水平井20的第二水平井段的钻进作业。本申请实施例中的第一个目标靶点17与第二个目标靶点17，指在第一水平井段13的中心线上，沿着远离第一水平井10的井口位置的方向的第一个目标靶点17与第二个目标靶点17。
优选地，本申请实施例的多个目标靶点17间隔设置在第一水平井段13的中心线上。
在完成第二水平井段23的钻进作业时，起出组合钻具。对第二水平井段23进行通井以去除第二水平井段23中的杂物。将测量仪器下入第一水平井10以测量第一水平井10内的参数，将第六套管26下入第二水平井段23，完成第一水平井10的钻设作业。
本实施例在已完成的第一水平井段13中设置多个目标靶点17，在后续钻进第二水平井段23时，以上述目标靶点17为基准点，在水平方向上确定组合钻具的实际位置与上述基准点的水平偏移量，在垂直方向上确定组合钻具的实际位置与上述基准点的竖直偏移量。进而根据上述水平偏移量与竖直偏移量实时调整组合钻具的钻进方向。因此，相邻目标靶点17之间的间距会影响上述相对偏移的精度。上述相邻目标靶点17之间的距离越大，则上述相对偏移量的精度越低，进而第二水平井段23的井眼轨迹与第一水平井段13的井眼轨迹的相对误差越大；上述距离越小，则上述相对偏移的精度越高，进而第二水平井段23的井眼轨迹与第一水平井段13的井眼轨迹的相对误差越小，但是对设备的精度要求过高。因此，本实施例中相邻目标靶点17的水平方向上的距离设置为20m。相邻目标靶点17的距离设置为20m，能满足上述相对偏移的精度的同时，对设备的精度要求也低。
本实施中，由于逐个将目标靶点17作为基准点，以引导组合钻具的钻进作业，从而减小了第二水平井段23的中心线与第一水平井段13的中心线之间的相对误差，即减小了上述两个中心线在水平方向上的距离和竖直方向上的距离。
优选地，本申请实施例的第二水平井段23的钻进作业采用磁导向技术控制组合钻具的钻进方向。在钻设第一水平井10与第二水平井20的过程中，同时记录磁导向探测器和磁场发射装置两套仪器的轨迹参数，以及磁性参数，以便工作人员根据上述参数评估第一水平井段13的井眼轨迹与第二水平井段23的井眼轨迹之间的相对误差。本申请的双水平井的钻井方法钻设的第一水平井10与第二水平井20，第二水平井段23的井眼轨迹沿第一水平井段13的井眼轨迹趋势钻进，并且第二水平井段23的井眼轨迹可最大程度的保持平直。
在未给出的实施例中，在钻进第二水平井段23过程中，在根据相对偏移量，以及利用随钻测量***的工具面参数，实时调整所述组合钻具的钻进方向。即根据相对偏移量，利用随钻测量的工具面参数，实时调整所述组合钻具的钻进方向，实现滑动作业，以调整第二水平井20的井斜角及方位角，控制第二水平井段23的井眼轨迹位于第一水平井段13的正上方5m。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：先钻设第一水平井，在钻设第二水平井的过程中，以第一水平井的井眼轨迹为基准，根据组合钻具的实际位置，确定组合钻具的实际位置与第一水平井的井眼轨迹对应点的位置偏移量，根据该位置偏移量实时调整组合钻具的钻进方向，以保证能将第二水平井的水平段的井眼轨迹与第一水平井的水平段的井眼轨迹的相对误差控制在一定范围内。解决了现有技术的双水平井存在注汽井与生产井的水平段的井眼轨迹之间的相对误差较大的问题
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双水平井的钻井方法，其特征在于，所述双水平井包括第一水平井(10)和第二水平井(20)，所述钻井方法包括：
确定所述第一水平井(10)的井口位置以及所述第一水平井(10)的第一水平井段(13)的远离井口的一端的位置，钻设所述第一水平井(10)；
确定所述第二水平井(20)的井口位置以及所述第二水平井(20)的第二水平井段(23)的远离井口的一端的位置；
根据所述第二水平井(20)的井口位置与所述第一水平井(10)的井眼轨迹，钻设所述第二水平井(20)。
2.根据权利要求1所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述第一水平井(10)为注汽井，所述第二水平井(20)为生产井。
3.根据权利要求1所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述第一水平井(10)包括第一竖直井段(11)、与所述第一竖直井段(11)连通的第一水平井段(13)以及设置在所述第一竖直井段(11)和所述第一水平井段(13)之间的第一过渡井段(12)，钻设所述第一水平井(10)的步骤包括：
在所述第一水平井(10)的井口位置安装钻机；
钻设所述第一竖直井段(11)，下入第一套管(14)；
钻设所述第一过渡井段(12)，下入第二套管(15)；
钻设所述第一水平井段(13)，下入第三套管(16)。
4.根据权利要求1所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述第二水平井(20)包括第二竖直井段(21)、与所述第二竖直井段(21)连通的第二水平井段(23)以及设置在所述第二竖直井段(21)和所述第二水平井段(23)之间的第二过渡井段(22)，钻设所述第二水平井(20)的步骤包括：
在所述第二水平井(20)的井口位置安装钻机；
钻设所述第二竖直井段(21)，下入第四套管(24)；
钻设所述第二过渡井段(22)，下入第五套管(25)；
根据所述第一水平井(10)的井眼轨迹，钻设所述第二水平井段(23)。
5.根据权利要求4所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，钻设所述第二水平井段(23)的步骤包括：
在所述第一水平井段(13)中设置目标靶点(17)；
将通井钻具放至所述第一水平井段(13)内所述目标靶点(17)所在的位置；
将组合钻具放至所述第二过渡井段(22)内，确定所述目标靶点(17)与所述组合钻具之间的相对偏移量；
根据所述相对偏移量调整所述组合钻具的钻进方向。
6.根据权利要求5所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述通井钻具上设有磁导向探测器，所述组合钻具上设有磁场发射装置，所述磁导向探测器根据所述磁场发射装置发出的磁场信号确定所述相对偏移量。
7.根据权利要求5或6所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述目标靶点(17)为多个；钻设所述第二水平井段(23)的步骤包括：
步骤A、将所述通井钻具下到当前的目标靶点(17)所在的位置；
步骤B、确定所述当前的目标靶点与下入至第二过渡井段(22)内的组合钻具之间的相对偏移量；
步骤C、根据所述相对偏移量调整所述组合钻具的钻进方向；
步骤D、在所述组合钻具到达预设的位置时，停止钻进，在所述第一水平井段(13)的中心线上远离所述第一水平井(10)的井口位置的方向，将所述通井钻具下到下一个目标靶点(17)所在的位置；
重复所述步骤B至所述步骤D，直到完成所述第二水平井段(23)的钻进。
8.根据权利要求7所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，在完成所述第二水平井段(23)的钻进步骤之后，所述钻井方法还包括下入第六套管(26)的步骤。
9.根据权利要求7所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，相邻两个所述目标靶点(17)之间的距离为20m。
10.根据权利要求5所述的双水平井的钻井方法，其特征在于，所述通井钻具上设有磁场发射装置，所述组合钻具上设有磁导向探测器，所述磁导向探测器根据所述磁场发射装置发出的磁场信号确定所述相对偏移量。
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2017
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