[發明專利]一種深水叢式井工廠批量鉆完井裝備及鉆完井方法

有效

• 申請號: 202011119901.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112252977B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張偉國;孫寶江;郭永賓;金顥;張劍波;李波;王志遠;杜慶杰;曹波波;李勇;高永海;李昊;覃建宇;張永濤;陳彬
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司深圳分公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B7/04;E21B15/02;E21B15/04;E21B47/001;E21B49/00;E21B21/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

1.一種深水叢式井工廠批量鉆完井方法，

所需的深水叢式井工廠批量鉆完井裝備包括平臺系統和水下系統；

平臺系統包括鉆井平臺、信號執行機構、電腦終端、鉆井液注入泵、鉆井液注入管線、振動波接收器；所述的信號執行機構、電腦終端、鉆井液注入泵、鉆井液注入管線、振動波接收器均位于鉆井平臺上；所述的電腦終端一端與信號執行機構連接，另一端與鉆井液注入泵連接，用于控制接收監測到的數據并發出指令；所述信號執行機構分別通過控制繩和電纜與水下機器人ROV和鉆頭連接，用于向水下機器人ROV和鉆頭傳達指令；鉆井液注入泵出口端與鉆井液注入管線連接；所述振動波接收器安裝于鉆井平臺井口隔水管頭處；

所述的水下系統包括鉆桿、隔水管、套管、隨鉆測量工具MWD、鉆頭、電纜、水下機器人ROV、控制繩；所述鉆桿在泥線以上位于隔水管內，所述鉆桿在泥線以下位于套管內，所述鉆桿與隔水管或套管間的環空作為鉆井液返出通道；所述隨鉆測量工具MWD位于井底鉆桿上鉆頭后方，用于監測井眼軌跡數據；所述水下機器人ROV用于實時監測鉆井和固井返出情況，監測和定位將鉆具移位對接情況及水下井口安裝；

包括步驟如下：

(1)確定所鉆區塊內的深水叢式井工廠井組數量、鉆井平臺位置、井口分配、井眼軌跡、完井方式參數；

步驟(1)中深水叢式井鉆完井優化設計步驟為：根據所鉆區塊的地質資料、產生的效益及費用參數，優化設計所鉆區塊內的深水叢式井井組數量；根據“水平位移之和最小”標準，優化設計鉆井過程中深水鉆井平臺的位置；以海底井口到靶點在水平投影平面連線和最小為優化指標，優化設計海底井口與靶點的分配，確定海底井口與靶點的對應關系；以井身長度最短為目標，優化設計叢式井井眼軌道；

根據下式中的井數優化模型對深水叢式井工廠的井數進行優化設計：

ΔC_c(n)＝C₁(n)+C₂(n)+C₃(n)-C₄(n) (1)

式中，ΔC_c為深水叢式井經濟效益，萬元；n為深水叢式井井數，口；C₁為深水鉆井工程產生的經濟效益，萬元；C₂為減少深水鉆井設備搬安產生的經濟效益，萬元；C₃為節省深水油氣田投產配套設施及生產維護產生的經濟效益，萬元；C₄為鉆深水叢式井增加的費用，萬元；

其中，鉆深水叢式井增加的費用取決于定向和斜井段的鉆井水平，計算如下式所示：

C₄＝α·C_b+β·L (2)

式中，α為考慮井斜角增加的鉆井費用增加系數，無因次；C_b為同地區直井鉆井成本，萬元；β為考慮井眼長度增加而鉆斜井費用的增加系數，元/m；L為斜井段長度，m；

深水鉆井平臺位置選擇的標準是“水平位移之和最小”，根據下式中的優化模型對深水鉆井平臺位置進行選擇：

約束條件為：

其最優解為：

式中，N_w為靶點數量；N_p為鉆井平臺數量；a_ij第i個靶點是否隸屬于第j個平臺，若第i個靶點隸屬于第j個平臺則a_ij＝1，若不隸屬則a_ij＝0；x_ti，y_ti為井口坐標；X_pj，Y_pj為最優解的井口坐標；

在海底井口與靶點連線在水平投影平面上不相交或少相交的前提下以水平位移之和最小為優化指標，根據下式中的井口分配模型優化設計深水叢式井井口與靶點的分配，確定海底井口與靶點的對應關系：

式中，N為井口匹配靶點的組合數；x_it，y_it為井口坐標；x_i，y_i為靶點坐標；

以井身長度最短為優化指標，根據下式中的井眼軌道優化模型優化設計深水叢式井井眼軌道：

式中，L為軌道總長度，m；L_oa為穩斜段OA的長度，m；L_ab為造斜段AB的長度，m；L_bc為穩斜段BC的長度，m；α₀為穩斜段OA的井斜角，°；和分別為穩斜段OA所允許的最小和最大井斜角，°；α₁為穩斜段BC的井斜角，°；和分別為穩斜段BC所允許的最小和最大井斜角，°；K為造斜段的井眼曲率，°/30m；D_k為造斜點的垂深，m；和為造斜點所允許的最小和最大垂深，m；L_bc為穩斜段BC的長度，m；和為穩斜段BC所允許的最小和最大長度，m；x_it，y_it為井口坐標；x_i，y_i為靶點坐標；S為靶點的水平位移，m；

針對不同井的儲層性質，選擇射孔完井、裸眼完井、割縫襯管完井方式之一進行完井；

(2)深水叢式井工廠批量鉆井；

(3)深水叢式井工廠批量完井；批鉆完成后，根據設計的不同井的完井方式，對同一類完井方式的井進行批量完井作業。