邻井距离解算及防碰评价

为满足邻井防碰评价的技术需求，建立了邻井距离解算及防碰评价方法，并进行算例分析。通过基于地球椭球建立井口坐标系及其转换关系，消除了因地图投影存在变形和不考虑地球椭球面弯曲等带来的定位误差，实现了邻井精准定位。根据函数极值和微分几何理论，提出了基于导函数解算最近距离和法面距离的方法，不仅解决了现有方法可能遗漏邻井相碰风险点问题，而且适用于各种井眼轨迹模型。基于邻井防碰的扫描矢径方向和井眼轨迹的误差椭球姿态，提出了求解扫描矢径与误差椭球交点位置的解析法，为准确计算分离系数奠定了基础，并提供了成套的邻井防碰评价方法。     

基于邻井相对位置的井眼分离系数计算方法

针对现有井眼分离系数计算方法存在的不足,提出了基于邻井相对位置的井眼分离系数计算方法(简称相对位置法),并进行了算例分析。在轨迹误差椭球模型的基础上,考虑邻井轨迹误差的相关性,推导了邻井相对误差椭球的计算公式,提出了基于邻井相对位置的分离系数计算公式,并利用共轭梯度法进行求解。算例分析表明,与椭球缩放法和椭球间距法相比,相对位置法计算结果更加精确,适用性更强,能更合理地评价井眼交碰状态。采用提出的方法进行大批量计算,并结合相应的防碰技术规范要求,可以快速简便地寻找关键设计参数的许用范围,在丛式井和定向井设计中具有较好的应用价值。图6表3参24     

邻井定向分离系数计算方法

随着丛式井和加密井设计间距的不断减小,仅利用邻井距离扫描计算和传统分离系数监测邻井距离已不能满足现场需求。定向分离系数不仅将井眼轨迹误差分析与邻井距离扫描计算结合在一起,而且考虑了参考点和比较点误差椭球的相对位置关系,与传统分离系数相比,其可以更精确地反映邻井的交碰概率,为邻井防碰决策提供更为科学的依据,以更好地满足现场需求。对比了传统分离系数和定向分离系数的区别;利用空间解析几何方法实现了法面距离扫描、最近距离扫描及水平距离扫描定向分离系数的计算,一般把最近距离扫描定向分离系数作为邻井防碰的依据。实例计算分析表明,在以定向井、大位移井为主要构成的丛式井中,传统分离系数的计算结果比定向分离系数小得多;定向分离系数在丛式井和加密井的设计和钻井过程中都具有十分重要的现场应用价值。      

番禺30-1气田丛式井浅层钻进防碰绕障技术

针对番禺30-1气田丛式井平台已钻井表层井眼位置存在不确定性、利用空槽口钻调整井时容易在浅层钻进中与邻井相碰的技术难点,研究了防碰绕障技术。在井眼轨道设计过程中,利用Landmark软件进行防碰计算,分析根据电子多点测斜数据绘制的邻井井眼轨迹的误差情况,选择合适的绕障初始点、绕障方位、造斜率和绕障近距离段,利用碰到套管的征兆,修正绘制的邻井井眼轨迹并重新进行防碰扫描,设计新的绕障轨道进行施工。在实钻过程中,使用陀螺测斜仪对井眼轨迹进行监控,减小井眼位置的不确定性,选用1.83°弯螺杆进行陀螺定向钻进,快速脱离邻井,且在钻进中随时监测碰撞邻井套管的征兆和返出物中的水泥含量。A11井在钻进过程中应用了防碰绕障技术,顺利钻至井深541.00 m后,距相邻的A8H井5.50 m,距A5H井3.30 m,且呈逐渐远离趋势,成功解决了浅层钻进中的防碰绕障问题。番禺30-1气田丛式井浅层钻进防碰绕障技术可为其他气田类似高密度丛式井浅层钻进防碰绕障提供技术参考。      

页岩气井工厂防碰绕障井眼轨迹控制技术

涪陵页岩气采取井工厂水平井开发模式,井眼防碰是提高钻井效率的重要措施。针对工区井网布置密集、地质构造复杂、直井段易斜,易导致同平台井之间直井段防碰压力大,不同平台井之间轨迹交叉等难题,施工中采用直井段防斜打直技术、防碰预控技术及三维绕障轨道设计和轨迹控制技术,有效控制井眼轨迹,达到优质钻井的目的,为后续页岩气井工厂安全、顺利施工奠定了良好基础。     

一种新的井眼交碰风险评价方法

分离系数是最常用井眼轨迹交碰风险评价指标,但在密集井网工况下计算结果往往小于1,致使井眼交碰评价结果难以满足密集井网加密钻井要求。本文提出了一种密集井网加密钻井防碰风险评价新方法,该方法通过计算基准井误差椭圆与比较井误差椭圆重叠区域的面积和基准井误差椭圆面积,进而计算出重叠区域面积与基准井误差椭圆面积的比值,比值越高风险越大,准确评价了一口基准井与多口比较井之间误差椭圆的分离程度,能够较好地指导密集井网井眼交碰风险评价工作,有利于精确定位危险层段,减少密集井网加密钻井防碰施工工作量。     

邻井随钻电磁测距防碰工具模拟试验研究

利用水平井、加密井和丛式井开发低渗透、页岩油气等低品位油气资源时,为了防止钻井过程中相邻井发生碰撞,研制了能够精确测量邻井距离的随钻电磁测距防碰工具。在对邻井随钻电磁防碰测距导向算法研究的基础上,设计加工了邻井随钻电磁测距防碰工具原理样机,并进行了地面模拟试验,分析了探管与套管不同位置关系对邻井距离和方位测量精度的影响。模拟试验结果表明:由于磁源磁场强度较弱,探管与套管平行放置且相距0.50~3.00 m时,该工具可以较准确地计算出邻井距离和方位信息;距离大于3.00 m时,计算结果误差变大;套管接箍位置会造成计算结果偏差较大,因此实际测量时应充分考虑套管接箍对测量结果的影响;探管与套管的夹角不大于50°时系统计算结果较准确,夹角大于50°时需换用其他类型的防碰工具进行测量。研究结果验证了邻井随钻电磁防碰工具原理的准确性,为进一步完善邻井随钻电磁防碰系统理论及工具改进提供了理论依据。      

井眼防碰技术存在的问题及主动防碰方法探讨

意外的井眼交碰会为人类及环境带来潜在的甚至灾难性的后果,为减小此类事故的发生提出了井眼防碰技术,该技术在钻井应用中效果较差。结合井眼轨迹测量及计算理论与实践,对现有防碰技术进行了分析,得出导致井眼防碰工作失败的因素包括施工井随钻测斜数据存在误差,邻井轨迹参数精度低、失真或缺失,轨迹拟合方法过于理想化,防碰扫描方法存在缺陷等4方面。基于低精度的数据,过于理想化的轨迹拟合方法拟合出的井眼轨迹偏离实钻井眼轨迹,防碰扫描出的失真的轨迹间的相对关系难以等同于实钻轨迹间的相对关系。为此,提出了主动防碰理念, 认为主动防碰方法将成为未来井眼防碰技术的发展方向,并列举了3种可能解决防碰问题的主动防碰方案,即声波探测防碰技术方案、电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案,并就这几种方法的原理及优劣性进行了介绍。     

丛式井和救险井井眼轨迹相互位置计算

井眼轨迹计算是丛式井和救险井必需要进行的工作之一。丛式井要求井眼之间保持一定距离以防止井眼相碰;救险井则要求两井连通井段间距尽可能小,最好相碰。本文介绍在丛式井和救险井井眼轨迹上任意测点的井距计算方法,以算出该测点与周围邻井在水平面上及法平面上的井距;通过误差分析计算该测点在一定概率下的空间分布情况,求出其误差椭圆(球),并与邻井同一深度误差椭圆(球)进行对比,分析它们的相对位置;通过安全圆柱法对正钻井规定一个以井口为中心有一定半径的弯曲圆柱安全范围。本文方法可在任意测点计算邻井侵入这个安全圆柱的情况。随着计算点的增多,连续每个测点的侵入点,形成各个邻井对正钻井的侵入线。以上三项计算可为丛式井中的井眼防碰和救险并与喷井的连通提供可靠的设计及施工依据。     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

应用圆柱螺线法计算邻井法面距离

计算邻井法面距离时需要明确井眼轨迹的形状,目前对井眼轨迹形状的假设模型有很多,其中圆柱螺线模型在定向井井眼轨迹测斜计算中有广泛的应用,假设井段曲线类型为圆柱螺线,推导参考井井眼轨迹与比较井井眼轨迹法面距离的计算公式,并给出了公式计算步骤和适用条件,与最小曲率假设条件下的法面距离进行比较,结果相近,验证了公式的准确性。使用给出的计算公式可以进行简化的扫描计算,提高计算速度,并可以用于井眼轨迹监控和井间防碰计算。     

中江气田致密砂岩气藏“井工厂”钻井井眼轨迹控制技术

针对中江构造丛式井组井间防碰压力高、轨迹控制难度大及钻井周期长等难题,借鉴国内外页岩气藏“井工厂”轨迹控制技术成功经验,研究形成了以槽口-靶点优化布置、“多增式”井眼轨道设计、直井段防斜打快及井间防碰为核心的致密砂岩气藏“井工厂”钻井井眼轨迹控制技术,并首次将该技术应用到JS33-19HF平台6口井开发中。现场应用表明,优化后的轨道设计及轨迹控制技术保障了井身质量、提高了机械钻速,井组平均机械钻速较设计提高了54.1 %,实际钻井周期缩短102.47 d。该技术的成功应用对致密砂岩气藏的高效开发具有重要借鉴意义。     

密集井网直井段井眼轨道交碰风险计算新方法

井眼防碰是密集丛式井网定向井施工面临的一个主要难题,为了有效减小密集井网加密井直井段井眼交碰风险,综合考虑名义间距、基准井和比较井的井径之和以及邻井数等因素,在分析Brooks运用概率评价井眼交碰方法的基础上,提出了比较全面的密集丛式井网井眼交碰风险计算新方法.该方法以基准井井眼中心轴线为圆心、基准井与比较井间名义间距...     

威远区块页岩气“井工厂”钻井技术

威远区块地表为低山丘陵地貌,交通运输不便,增加了钻井成本,且钻井平台周围有居民散居,导致井场建设和钻井过程中在健康、安全和环保方面面临巨大挑战。为此,针对威远区块的地貌特征及该区块的页岩气开发特点,开展了山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井眼轨迹控制、丛式井组防碰设计、TI-350T全液压深井智能钻机应用和"井工厂"钻井作业流程设计等方面的研究,形成了高效的页岩气"井工厂"钻井技术。该钻井技术在威204H11平台进行了应用,平均机械钻速达到7.13 m/h,钻机井间运移仅需2.0 h,钻井液利用率达到80%以上,大大减少了非钻井作业时间、降低了钻井成本。应用表明,该"井工厂"钻井技术可为国内其他类似页岩气区块的高效开发提供借鉴。      

丛式井组加密井防碰技术及应用

大型丛式井组加密井防碰形势严峻,通过对井眼轨迹距离扫描方法进行分析,优选出最近距离法作为轨迹距离扫描方法,并对轨迹误差影响因素、误差椭圆、分离系数进行分析,最后以一个已完钻36口井的大型海上丛式井组加密井为例,通过距离扫描、分离系数计算、测量仪器优选、钻具组合优化及现场施工工艺优化完成了2口井防碰工作,对类似防碰井施工积累了宝贵经验。     

基于声波远探测的浅海软地层邻井井眼成像方法

为满足超软地层钻井防碰与井眼轨迹描述的需要,基于声波远探测测井技术,提出了一种偶极纵波邻井井眼成像方法。首先,基于有限差分法模拟了井中偶极声源激发的邻井散射全波场,分析了不同类型散射波的幅度特征及方位特性;然后,分析了两井不共面对散射波幅度和到达时间的影响;最后,通过双井模型试验和现场实际测井数据,验证了偶极纵波邻井成像的可靠性。研究结果表明：偶极纵波相对于横波在超软地层邻井成像中更具优势;四分量旋转后成像最清晰的方位即为目标井方位;两井不共面也不会影响邻井成像。偶极纵波邻井井眼成像方法为浅海软地层钻井防碰和井眼轨迹描述提供了新的技术手段。     

基于ABAQUS的底部钻具组合下垂误差校正分析

井眼轨迹姿态计算精确度受井斜角、方位角以及测深三个关键参数影响,其中底部钻具组合下垂误差是影响井眼轨迹计算精度的主要误差源,对底部钻具组合下垂误差的精确校正能够使井眼轨迹更接近真实值.参照实钻井眼钻具组合,借用ABAQUS仿真软件构建重力场下底部钻具组合受力变形分析模型,求解钻柱轴线各点下垂误差值并获取测点位置下垂误差...     

法面扫描井间距离的解析算法

法面扫描是分析实钻轨迹偏离程度、邻井防碰、定向井中靶等井间关系的重要方法.然而,传统方法存在2个主要缺陷:一是采用比较井段两端点是否位于法面异侧来判别法面与比较井是否存在交点的方法不具有普遍适用性,可能会遗漏掉邻井防碰的危险点;二是用迭代法来求解法面与比较井的交点,需要进行大量的轨迹插值与比较等方面的计算,计算量大、收敛性差.为此,基于井眼轨迹的空间圆弧模型,发展完善了法面与比较井是否相交的判别方法,并研究提出了求解其交点的解析法.这些方法不需要对比较井进行插值计算,仅需要比较井的设计轨道节点或实钻轨迹测点数据就能得到准确的计算结果,大大减小了计算量.应用实例验证了研究结果的科学性和适用性.      

一种井眼轨迹不确定性方法的可视化研究与应用

随钻测量工具在定向钻井过程中的应用已经较为普遍,为了能更好的应用随钻测量工具,基于其测量原理,针对测量误差源展开讨论,在ISCWSA误差模型的基础上,讨论井眼轨迹不确定性计算方法。以Python作为编程开发语言,进行算法分析和设计,并给出了其建模过程,实现了井眼轨迹可视化及对井眼轨迹不确定性的三维误差椭球的可视化分析,可以直观的看出井眼轨迹误差的大小及井眼轨迹前进趋势,为井眼防碰及井眼轨迹控制等提供了很好的理论参考。     

定向钻井过程中不同测量间距导致的轨迹误差

常用的测斜计算方法拟合计算出的井眼轨迹与真实井眼轨迹之间存在着误差,该误差有可能导致井眼轨迹不符合设计要求,甚至引起井眼交碰等严重事故的发生,因而认识误差产生的原因并采取措施减小误差就显得十分重要。为此分析了定向钻井过程中不同测量间距（30 m、10 m）计算井眼轨迹曲率拟合轨迹曲线的误差情况,以及不同测量初始井深位置（N1、N1+10 m）的选择所导致的轨迹曲线的误差情况,并得出以下认识：选取适当测量间距（10 m）,可确保在一定长度测量间距内实现测斜计算结果与实钻轨迹的更精确吻合,从而减小测斜计算中井眼轨迹的误差。研究成果对定向井精确中靶、丛式井防碰具有一定的指导意义。