[發(fā)明專利]一種確定二維小靶前距水平井的中長半徑軌道的方法

有效

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• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103993830A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小元;莫鉞;馬開良;楊國杰;王委;秦春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化江蘇石油工程有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 任利國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水平井的中長半徑軌道，特別涉及一種確定二維小靶前距水平井的中長半徑軌道的方法，屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在石油鉆井領(lǐng)域，水平井是近年來發(fā)展最快、推廣應(yīng)用最廣的一項(xiàng)鉆井技術(shù)，具有大幅度提高油氣采收率、加快資金回收、降低成本等技術(shù)優(yōu)勢。水平井按井眼軌道曲率半徑的大小分為五種類型。①長半徑水平井，曲率半徑R＞286.5m，造斜率K＜20°/100m；②中長半徑水平井，曲率半徑R＝286.5m～86m，造斜率K＝（20°～67°）/100m；③中短半徑水平井，曲率半徑R＝86m～28.65m，K＝（67°～200°）/100m；④短半徑水平井，曲率半徑R＝28.65m～5.73m，造斜率K＝（200°～1000°）/100m；⑤超短半徑水平井，曲率半徑R＝1m～4m。在水平井施工中，井眼軌道的確定是非常重要的一環(huán)，軌道優(yōu)化有利于減輕施工難度，提高施工速度；反之，則增加施工難度。

目前常規(guī)Φ216井眼在中長半徑水平井技術(shù)方面，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，各個油田的中長半徑水平井技術(shù)都已經(jīng)成熟，特別是曲率半徑為286.5～191米（造斜率20～30度/100米）的中長半徑水平井技術(shù)采用最多，相關(guān)工具及技術(shù)最成熟。相較之下，中短半徑水平井存在以下弊端：（1）若采用中短半徑剖面施工，由于造斜率比常規(guī)的中長半徑水平井要高，造斜工具的結(jié)構(gòu)彎角必然較大，存在造斜鉆具在井內(nèi)能否順利下入的問題，同樣還存在鉆具管柱能否順利下入的問題，一定程度上還影響了鉆柱的壽命。（2）由于造斜段的半徑小，井眼彎曲劇烈，完井方式的確定要根據(jù)套管在彎曲段的受力情況而定，這對套管的下入、套管螺紋的密封性、套管的壽命都增加了難度。由于套管柱在高井眼曲率的水平井彎曲井段將產(chǎn)生較大彎曲應(yīng)力和較大的徑向變形,較大的彎曲應(yīng)力會加快套管的失效，直至管體破壞;較大的徑向變形會產(chǎn)生很大的彈性變形,或是屈曲,甚至被壓扁；經(jīng)過校核甚至不能采用常規(guī)的套管完井方式。（3）中短半徑水平井施工由于造斜率高，需連續(xù)造斜，無穩(wěn)斜調(diào)節(jié)段，著陸的難度和風(fēng)險(xiǎn)大，軌跡控制難度大。測斜零長，對井底軌跡數(shù)據(jù)的預(yù)測提出了挑戰(zhàn)，若預(yù)測不正確，往往會造成填井事故的發(fā)生，尤其是對一些復(fù)雜小斷塊油田，填井事故更高。（4）造斜率高、連續(xù)造斜段長易形成鍵槽，卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大。?

在二維水平井設(shè)計(jì)中，從井口到靶點(diǎn)的井身軌跡為通過水平段的鉛垂平面內(nèi)的曲線或曲、直線段組合。依靠曲線段造斜，可實(shí)現(xiàn)井眼從井口位置向一定距離外的靶點(diǎn)延伸，井口與第一靶點(diǎn)在水平方向的距離即為靶前距。對于水平井，曲線段井斜一般從零度增加至九十度左右，該曲線段所屬圓弧的半徑即造斜所需最小位移。當(dāng)靶前距大于造斜所需最小位移時，可以通過在曲線段中間增加斜直線段或者使用更大半徑的曲線段來完成造斜。當(dāng)靶前距小于造斜所需最小位移時，一般則需要使用更小半徑的曲線段來完成造斜。常規(guī)Φ216井眼水平井若使用中長半徑軌道，則要求靶前距大于86m，否則即為小靶前距。?

在各油田的勘探開發(fā)過程中，特別是在人口稠密、村鎮(zhèn)密布、水網(wǎng)縱橫的地面條件復(fù)雜的油田，復(fù)雜地面條件與水平井井位優(yōu)選的矛盾大量存在。部分水平井因復(fù)雜地面條件的限制，適合常規(guī)Φ216井眼水平井施工的井口處可能存在地面建筑或魚塘、河流等障礙物，若根據(jù)地面條件選擇井口位置，可能存在靶前距過小的問題。對小靶前距水平井，若不得已增加靶前距繞過障礙物來選擇井口位置，則導(dǎo)致靶前距過長，增加了鉆井進(jìn)尺、施工難度和鉆井成本。一些井甚至因靶前距太大而放棄了施工，地下油氣藏得不到有效開采。要很好地解決地面條件和水平井井位優(yōu)選的矛盾，只有從優(yōu)化、創(chuàng)新常規(guī)Φ216井眼小靶前距水平井井眼軌道設(shè)計(jì)入手，才能夠解決目前存在的技術(shù)難題，滿足勘探開發(fā)對工程技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種確定二維小靶前距水平井的中長半徑軌道的方法，可以解決復(fù)雜地面條件與水平井井位優(yōu)選之間的矛盾。