CN109915018A - 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法 - Google Patents

一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109915018A
CN109915018A CN201711285985.7A CN201711285985A CN109915018A CN 109915018 A CN109915018 A CN 109915018A CN 201711285985 A CN201711285985 A CN 201711285985A CN 109915018 A CN109915018 A CN 109915018A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tool face
azimuth
angle
dimensional
well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711285985.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109915018B (zh
Inventor
李建山
王翔
闫吉曾
赵文彬
张永清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec North China oil and Gas Co
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec North China oil and Gas Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec North China oil and Gas Co filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201711285985.7A priority Critical patent/CN109915018B/zh
Publication of CN109915018A publication Critical patent/CN109915018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109915018B publication Critical patent/CN109915018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，属于石油天然气钻井技术领域。本发明的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，通过测定井底井斜角和井斜方位角，并计算井底实钻垂深；测量需要待下入的一柱钻杆的长度；确定待钻点的垂深和井斜方位角；在三维定向井段，在稳定的钻压、排量下，测量反扭角数值；计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差，最终通过公式I获得实际工具面角；解决了三维井定向中工具面角的确定问题，使之数值准确，具有较强的可操作性，为现场定向工程师和司钻提供支撑，提高钻井效率，节约钻井日费，为顺利施工创造条件。

Description

一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法
技术领域
本发明涉及一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，属于石油天然气钻井技术领域。
背景技术
在石油天然气技术领域，为了提高储层的储量动用率，提高单井产量，降低工程成本，采用水平井进行产能建设，取得了较好的实施效果，但在水平井开发过程中井场布置难题，例如，地表沟壑纵横，“塬、梁、峁”很多；河流、道路、林业较多；已钻井密度较大。因此，由原二维定向井、水平井无法满足要求，三维定向井、水平井就显得尤为重要。
工具面角是“螺杆钻具+MWD”常规定向中极为重要的参数，如图1所示，工具面角在在0-90°，属于增斜增方位；在90-180°，属于降斜增方位；在180-270°，属于降斜减方位；在270-360°(或270-0°)属于增斜减方位。在二维定向井、水平井定向过程中，工具面角(有的称为装置角)要么在0°要么在180°，确定比较简单；而三维定向井、水平井不仅井斜变化，而且方位也不断变化，工具面角的确定就是非常重要的一个参数，若现场定向确定不当，会“失之毫厘，谬以千里”，轻者会浪费进尺，重者会无法中靶，钻井造成重大损失。在使用“螺杆钻具+MWD”常规定向中，现场工具面角的确定涉及较多因素，目前还主要依靠司钻和定向工程师的经验，辅之理论计算，工具面角不断调整、试错，耗时较长，井底出现复杂情况的概率会增大，同时降低了钻井效率，增加了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，包括如下步骤：
(1)在三维定向起始井段，根据二维定向段滑动钻进段测斜数据，确定钻具组合的造斜率K；
(2)根据三维井段的测斜数据，确定井底井斜角α1和井斜方位角Φ1，并计算井底实钻垂深D1；测量需要待下入的一柱钻杆的长度ΔL；根据录井信息确定待钻点的垂深D2和井斜方位角Φ2；在三维定向井段，在稳定的钻压、排量下，测量反扭角数值计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差ΔD＝D2-D1；
(3)按照如下计算公式，确定理论工具面角数值
(4)根据计算实际工具面角ω值。
在实际的计算过程中，步骤(3)中计算得到的有两个(如图2所示，一个为319.55°，另一个为220°)，由于该定向段属于减方位钻进，选择319.55°，舍弃220°。
优选的，上述的工具面角的确定方法中，步骤(3)中，如果满足公式II：则直接进行步骤(4)计算；如果不满足公式II，则调整ΔD重新确定值，直至满足该式。如果不满足公式II，则会使得计算出的实际值不准确，影响钻井效率。具体的，可以通过调整待钻点的垂深D2来调整ΔD的值，一般情况下降低D2的值，以获得符合要求的
优选的，步骤(1)中根据二维造斜段井深、井斜角和井斜方位角实测数据，确定造斜率。具体的，根据公式III确定造斜率，
其中：N为测段数量；i＝1,2，···，N；αi为测段起点井斜角，单位度；αi+1为测段末点井斜角，单位度；Φi为测段起点井斜方位角，单位度；Φi+1为测段末点井斜方位角，单位度；Li为测段起点井深，单位米；Li+1为测段末点井深，单位米；Ki为第i个测段造斜率，单位是度每米；K为钻具组合造斜率，单位是度每米。
优选的，步骤(2)中通过随钻测斜仪器获得侧斜数据。
本发明的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，通过测定井底井斜角和井斜方位角，并计算井底实钻垂深；测量需要待下入的一柱钻杆的长度；确定待钻点的垂深和井斜方位角；在三维定向井段，在稳定的钻压、排量下，测量反扭角数值；计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差，最终通过公式I获得实际工具面角ω；解决了三维井定向中工具面角的确定问题，使之数值准确，具有较强的可操作性，为现场定向工程师和司钻提供支撑，提高钻井效率，节约钻井日费，为顺利施工创造条件。
附图说明
图1为工具面角不同象限增、降斜和增、减方位图；
图2为实施例1中理论工具面角值表示图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
以鄂尔多斯盆地泾河油田一口三维水平井为例，此实例是在三维定向井段中，钻进一柱钻杆井段进行的井眼轨迹控制。本实施例中三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，具体步骤如下：
(1)在三维定向起始井段，根据二维定向段测斜数据，确定钻具组合的实际造斜率。该井段钻具组合如表1所示：
表1二维定向段钻具的相关数值
名称 钢级 内径×外径(mm) 扣型 数量(根) 长度(m)
8<sup>1</sup>/<sub>2</sub>"牙轮 专用 215.9 431 1 0.33
1.5°螺杆 特殊料 35×172 430×410 1 8.30
无磁 特殊料 72×166 411*4A10 1 9.19
定向接头 E 70×166 4A11*410 1 0.82
接头 E 72×167 411*410 1 0.50
无磁 特殊料 72×127 411*410 1 8.32
5"加重钻杆 S135 76×127 411×410 33 307.94
5"钻杆 S135 68×127 411×410 158 1518.60
根据二维井段测斜数据(表2中的数据)，根据公式III确定造斜率，
其中：N为测段数量；i＝1,2，···，N；αi为测段起点井斜角，单位度；αi+1为测段末点井斜角，单位度；Φi为测段起点井斜方位角，单位度；Φi+1为测段末点井斜方位角，单位度；Li为测段起点井深，单位米；Li+1为测段末点井深，单位米；Ki为第i个测段造斜率，单位是度每米；K为钻具组合造斜率，单位是度每米。
表2二维定向段确定钻具造斜率相关数值
经过计算，钻井组合的平均造斜率为K＝5.23°/30m。
(2)确定公式I中所用到的数值。
A、在三维定向段钻进至井深1201.54m，准备进行下一柱钻杆施工，通过MWD测斜数据，经过计算，井底井斜角为α1＝37.75°，井斜方位角为Φ1＝57.58°，实钻垂深为D1＝1183.01m；
B、经过测量，待下入的这柱钻杆的长度为ΔL＝27.24m(一般为3个单根组成)；
C、经定向工程师根据地质录井提供的地层层位等信息，准备要钻达点的垂深D2＝1198.01m时，井斜方位角扭至Φ2＝54.11°；
D、在钻压150kN、排量29L/s正常施工条件下，反扭角为
(3)A、计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差：ΔD＝1198.01m-1183.01m＝15m；
B、并将上述数据代入公式I：
经过计算，得到(如图2所示)；
C、将代入结果表明，该数值满足要求；
(4)实际工具面角ω为＝319.55°+57°-360°＝16.55°。
本井三维定向段钻进326m，扭方位59°，井口确定工具面角15次，均1-2次摆放成功。通过本发明的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，一次摆工具面到位率9次，占60％，二次摆工具面到位率6次，占40％。以前摆工具面一般在4次以上，相比较，工作效率提高了79％，大大节约了时间，为缩短钻井周期做出了贡献，相应地降低了钻井成本。
实施例2
本实施例中三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，具体步骤如下：
(1)一口三维水平井，其钻具组合的造斜率为3.75°/30m，在三维定向井段，钻进至1414.74m，准备进行下一柱钻杆施工。
(2)确定公式I中所用到的数值。
A、通过MWD测斜数据，经过计算，井底井斜角为α1＝59.45°，井斜方位角为Φ1＝15.60°，实钻垂深为D1＝1321.47m；
B、经过测量，待下入的这柱钻杆的长度为ΔL＝27.18m(一般为3个单根组成)；
C、准备要钻达点的垂深D2＝1334.97m时，井斜方位角扭至Φ2＝12.80°；
D、现场实测反扭角
(3)A、计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差：ΔD＝1198.01m-1183.01m＝13.5m；
B、并将上述数据代入公式I：
经过计算，得到
C、将代入结果表明，该数值不满足要求，也就是钻进一柱长的井段，不能达到设计结果。
所以，重新调整ΔD的数值；调整要钻达点的垂深D2＝1333.47m时，井斜方位角扭至Φ2＝12.80°；计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差：ΔD＝1198.01m-1183.01m＝12m；
并将上述数据代入公式I：
经过计算，得到
将代入结果表明，该数值满足要求。
(4)实际工具面角ω为＝307°+65°-360°＝12°(实际工具面在0-360°之间，凡是超过360°的，一律减去360°，以使其符合0-360°范围)。

Claims (5)

1.一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在三维定向起始井段，根据二维定向段滑动钻井段测斜数据，确定钻具组合的造斜率K；
(2)根据三维井段的测斜数据，确定井底井斜角α1和井斜方位角Φ1，并计算井底实钻垂深D1；测量需要待下入的一柱钻杆的长度ΔL；根据录井信息确定待钻点的垂深D2和井斜方位角Φ2；在三维定向井段，在稳定的钻压、排量下，测量反扭角数值计算待钻点垂深与井底实钻垂深之差ΔD＝D2-D1；
(3)按照如下计算公式，确定理论工具面角数值
(4)根据计算实际工具面角ω值。
2.根据权利要求1所述的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，其特征在于：步骤(3)中，如果满足公式II：则直接进行步骤(4)计算；如果不满足公式II，则调整ΔD重新确定值，直至满足该式。
3.根据权利要求1所述的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，其特征在于：步骤(1)中根据二维造斜段井深、井斜角和井斜方位角实测数据，确定造斜率。
4.根据权利要求2所述的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，其特征在于：步骤(4)中通过调整待钻点的垂深D2来调整ΔD的值。
5.根据权利要求1所述的三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法，其特征在于：步骤(2)中通过随钻测斜仪器获得侧斜数据。
CN201711285985.7A 2017-12-07 2017-12-07 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法 Active CN109915018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711285985.7A CN109915018B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711285985.7A CN109915018B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109915018A true CN109915018A (zh) 2019-06-21
CN109915018B CN109915018B (zh) 2020-09-04

Family

ID=66956695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711285985.7A Active CN109915018B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109915018B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112983389A (zh) * 2021-03-12 2021-06-18 中国石油天然气股份有限公司 双二维组合三维水平井轨道设计方法
CN113216843A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 青海省核工业放射性地质勘查院 利用造斜钻具结构进行定向的方法
CN113482590A (zh) * 2021-08-04 2021-10-08 西南石油大学 基于井下机器人的弯螺杆造斜参数控制方法及***
CN115095318A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 中国石油化工股份有限公司 一种基于粒子滤波的井眼轨迹预测方法及装置
CN116911073A (zh) * 2023-09-08 2023-10-20 成都信息工程大学 一种推靠式旋转导向工具极限造斜率预测方法及***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090288884A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Jelsma Henk H Method and apparatus for high pressure radial pulsed jetting of lateral passages from vertical to horizontal wellbores
CN104481398A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 中国石油化工股份有限公司 一种三维水平井钻井施工方法
CN106014391A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 奥瑞拓能源科技股份有限公司 一种近钻头随钻测量***
CN106988722A (zh) * 2017-04-12 2017-07-28 中国石油天然气集团公司 指向式旋转导向***偏心轴电机转速控制方法
CN107191177A (zh) * 2017-05-16 2017-09-22 中国石油天然气集团公司 恒工具面角钻进轨迹控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090288884A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Jelsma Henk H Method and apparatus for high pressure radial pulsed jetting of lateral passages from vertical to horizontal wellbores
CN104481398A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 中国石油化工股份有限公司 一种三维水平井钻井施工方法
CN106014391A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 奥瑞拓能源科技股份有限公司 一种近钻头随钻测量***
CN106988722A (zh) * 2017-04-12 2017-07-28 中国石油天然气集团公司 指向式旋转导向***偏心轴电机转速控制方法
CN107191177A (zh) * 2017-05-16 2017-09-22 中国石油天然气集团公司 恒工具面角钻进轨迹控制方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112983389A (zh) * 2021-03-12 2021-06-18 中国石油天然气股份有限公司 双二维组合三维水平井轨道设计方法
CN112983389B (zh) * 2021-03-12 2023-04-25 中国石油天然气股份有限公司 双二维组合三维水平井轨道设计方法
CN113216843A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 青海省核工业放射性地质勘查院 利用造斜钻具结构进行定向的方法
CN113216843B (zh) * 2021-05-07 2024-02-20 青海省核工业放射性地质勘查院 利用造斜钻具结构进行定向的方法
CN113482590A (zh) * 2021-08-04 2021-10-08 西南石油大学 基于井下机器人的弯螺杆造斜参数控制方法及***
CN113482590B (zh) * 2021-08-04 2023-09-01 西南石油大学 基于井下机器人的弯螺杆造斜参数控制方法及***
CN115095318A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 中国石油化工股份有限公司 一种基于粒子滤波的井眼轨迹预测方法及装置
CN116911073A (zh) * 2023-09-08 2023-10-20 成都信息工程大学 一种推靠式旋转导向工具极限造斜率预测方法及***
CN116911073B (zh) * 2023-09-08 2023-11-21 成都信息工程大学 一种推靠式旋转导向工具极限造斜率预测方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
CN109915018B (zh) 2020-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109915018A (zh) 一种三维井眼轨迹控制中工具面角的确定方法
CN104481400B (zh) 一种三维水平井井眼轨迹控制方法
CN104481398B (zh) 一种三维水平井钻井施工方法
CN101387198A (zh) 一种实钻井眼轨迹的监测方法
CN101173598B (zh) 利用地层自然造斜规律的悬链线钻井轨道设计方法
CN105631753A (zh) 一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法
CN104832119A (zh) 开窗侧钻短半径水平井及反循环固井堵水方法
CN110147588A (zh) 一种基于钻进时间最短的三维水平井轨道优化设计方法
CN107420040A (zh) 一种二维浅层水平井井眼轨道设计方法
CN111441718A (zh) 大断面陡坡长斜井高精度导井开挖施工方法、***及应用
CN109815543A (zh) 计算气田动态储量的方法
CN110513043A (zh) 一种基于自动导向钻具的垂直钻进过程纠斜控制方法
CN107060642B (zh) 天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法
CN105911592A (zh) 一种实钻约束的三维地震资料长波长静校正方法
CN114880962B (zh) 基于地层渗流-井筒管流耦合的致密气藏储气库单井注采能力一体化分析方法
CN206223091U (zh) 一种顶管智能顶进测量***
CN109973011A (zh) 一种提高台阶***预裂孔钻孔精度的钻孔方法及钻孔装置
CN112819195B (zh) 一种隧道超前钻探地质精细化预报方法
CN107882505B (zh) 基于导向钻具工作特性的井眼轨迹控制方法
CN115062394B (zh) 一种三维轨道剖面的自动化数值设计方法和***
CN103437774A (zh) 一种盾构掘进的加工方法
CN102071925A (zh) 倒垂孔坐标追踪定位定量纠偏方法
CN101130950A (zh) 岩土工程原位旋转触探的专用钻头
CN109902890B (zh) 一种水平井着陆中靶评价方法及***
CN113338804B (zh) 一种缓斜井导孔轨迹控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant