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。      

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。      

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。     

基于磁场梯度的邻井防碰方法研究

为了提高丛式井的测量精度同时降低碰撞风险,笔者提出了一种基于径向磁场梯度的邻井防碰新算法,分析了正钻井与相邻井的径向井距、传感器的间距、井角和井角对磁场梯度的影响.     

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。     

随钻陀螺GyroSphere在渤海油田浅层防碰作业中的应用

随着渤海油田勘探开发的不断深入,平台槽口数量的不断增多,布井密度急剧增加,再加上隔水管及直井段偏斜的影响,大大增加了浅层碰撞套管的风险,防碰形势日益严峻。针对渤海油田某井浅层面临的突出防碰问题,首次引入斯伦贝谢随钻陀螺GyroSphere工具,安全顺利地完成了本井浅层防碰绕障作业。通过对本次施工的作业总结和技术展望,提出了利用随钻陀螺工具更好地解决相关问题的良好做法。     

防碰分离系数算法优选与邻井相对位置测量误差计算

在丛式井和加密井的定向钻井工程中,科学地评估正钻井与相邻已钻井的井眼碰撞风险具有十分重要的意义。目前,常用于评估井眼碰撞风险的分离系数具有多种计算方法。在分析分离系数常用计算方法局限性基础上,通过协方差矩阵的合成,建立了考虑井径影响的邻井相对位置测量误差计算模型,提出了基于邻井相对位置测量误差计算的分离系数算法优选方法;通过实例计算,分析了相同条件下常用分离系数（垂足分离系数和定向分离系数）计算结果的差异。同时,实例计算结果表明,文章提出的分离系数算法优选方法可以优选出符合实际情况的分离系数,为定向井工程实施防碰作业提供更为科学的依据,具有重要的应用价值。     

芳90-96钻井平台小井距定丛井防碰技术研究

为防止芳90-96钻井平台小井距井眼施工发生相碰,施工前进行了丛式定向井井排线的优化设计、造斜点的优选和造斜率的优化,施工中直井段应用MWD进行随钻监测,造斜段进行三维轨迹绕障,稳斜段加密测斜防碰,成功完成了该钻井平台8口井防碰施工,为小井距定丛井钻井防碰积累了宝贵经验。     

冀东油田人工岛丛式井钻井防碰技术

冀东油田人工岛丛式井井网密度大,钻进中易发生井下碰撞问题,为解决该问题,研究了防碰技术。通过分析冀东油田人工岛丛式井的钻井技术难点,提出了针对性技术措施:正钻井碰撞高风险井段使用牙轮钻头;应用低刚性钻具组合,使井下钻具获得更大的挠度变形空间;进行随钻MWD磁场强度监测,根据磁场强度异常值判断正钻井与邻井套管的距离,预警碰撞风险,指导正钻井防碰。综合这些技术措施形成的冀东油田人工岛丛式井钻井防碰技术,在冀东3号人工岛丛式井组进行了应用,降低了钻进中发生井下碰撞的概率,表明该技术是防止正钻井与邻井套管碰撞的有效技术,可为冀东油田人工岛加密钻井提供安全保障。      

电磁随钻中传输速率自适应调度方法

针对现有电磁随钻系统存在的浅层钻进对高速数据传输需求以及深井对信号幅度要求的矛盾,提出一种速率自适应调度的方法。在不同地层、不同深度采用不同的信号发射频率,在保证信号幅度的前提下,提高数据传输速率。通过分析电磁信号在地层中的衰减规律,建立单一地层和多地层结构速率调度的数学模型,并给出井下调度参数获取的方法。最后通过仿真比较固定发射频率和自适应传输策略在不同深度和电阻率条件下的数据传输速率。结果表明,使用自适应调度策略能提高数据传输速率1倍以上。     

随钻方位电磁波仪器探测电阻率各向异性新方法

随着随钻方位电磁波仪器在大斜度井和水平井中的广泛应用,电阻率各向异性已成为影响地质导向和地层评价准确性的主要因素之一。以Baker Hughes公司的APR仪器为例,根据随钻方位电磁波仪器多分量的特点,采用数值模拟方法分析电阻率各向异性对仪器各分量信号响应的影响,利用对称发射补偿测量来增强或消除各向异性的影响,并采用正反演方法确定地层电阻率各向异性。模拟结果表明:磁场信号轴向分量与电阻率各向异性在相对井斜角0°~90°内呈单调递增关系;磁场信号横向分量与电阻率各向异性呈抛物线规律,在相对井斜角为0°和90°时影响为零;随钻方位电磁波电阻率仪器不同分量进行组合可以确定地层电阻率的各向异性。对方位电磁波响应曲线数据进行三参数反演得到地层水平电阻率、垂直电阻率以及相对井斜角,利用反演后的测量资料可以提高地层评价和地质导向的准确性。      

A New Rotating Magnet Ranging Method for Drilling Twin Parallel Horizontal SAGD Wells

A new method for determining the distance and direction from a wellbore being drilled to an existing wellbore is disclosed. A permanent magnetic field source is placed on the end of the bit. Two sensor packages detect the alternating magnetic field generated by the source, and this measurement can determine the distance and direction from a wellbore being drilled to an existing wellbore. The method can be used to drill twin parallel horizontal SAGD wells. In the ranging process, the magnetic sub does not need to pass over the measuring tool, so the method needs less time than existing methods need.     

计算空气钻井参数的新方法

以往沿用的空气钻井参数计算方法,因其依据的假设条件带有局限性而存在理论的缺陷。为了解决这一问题,从力学分析入手。通过对环空气中气体举升能力最小的“关键点”处的颗粒受力分析,应用两相流动动力学和气体动力学原理,探讨了空气钻井中携带岩屑的最小排量问题。     

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提出了一种仅利用生产压力和产量数据计算单井控制储量的方法。该方法的推导思路是：假设在某一控制储量条件下，联立求解气藏物质平衡方程式和气井二项式采气方程，计算气井采气曲线并将其与实际的采气曲线相匹配，最后确定储量、产能参数。该方法不需要较长的多次关井复压资料（如果有，当然更好），在气藏受水驱影响较小时，还可计算一口探井或气藏试采早期所反映出的气井控制储量，在气藏生产中得到应用，计算结果较为可靠     

用垂直数值模式匹配方法计算多频电磁测井响应

利用垂直数值模式匹配方法计算了轴对称介质模型的电磁测井响应，该算法既可用于低频感应测井仪的响应模拟，也可用于高频电磁波传播测井仪的响应模拟。所用的垂直数值模式匹配（Vertical numeric mode matching,VNMM）方法将电性参数既有径向变化又有垂向变化的轴对称二维介质模型分成多个径向柱和环形区域，各个径向柱环形域的电性参数只有垂向层状变化。介质中的电场表示成垂向上的垂直特征模式与径向解析函数的乘积。垂直特征模式用一维有限元计算。利用介质中柱环形域的界面上电场与磁场切向分量的连续性条件导出了各个柱形界面的透射系数和反射系数。应用该方法对不同泥浆性能的测井环境进行了模拟。计算了电阻率差较小的水淹层、低电阻率储层的高频电磁测井响应，得到了有意义的结果。     

钻机链条可使用时间的计算方法

本文引入“链条可使用时间”作为评价钻机链条使用性能的指标,并详细地论述了钻机链条全井钻进过载运转时间T_D、全井机动起升过载运转时间T_H、全井过载时间T_R和过载运转系数K_R及链条可使用时间T_U的概念、计算原理和具体计算方法。这有助于提高链条钻机的设计计算和使用管理水平。     

基于邻井距离测量误差的救援井磁测距工具优选方法

为了确保能在可探测的前提下选用测量精度更高、作业风险更小的磁测距工具探测事故井,进行了救援井与事故井相对距离测量误差计算。由于“梯形”误差模型无法与井眼轨迹误差相耦合,通过协方差传播率,建立了磁测距工具测量误差模型。将磁测距工具测量误差与井眼轨迹误差相耦合,可得到磁测距工具工作平面内的总协方差矩阵,进而给出由总协方差矩阵确定的误差椭圆和救援井磁测距工具的优选方法。实例计算结果显示,救援井当前井底与事故井相距7.41 m时,磁测距工具测量误差椭圆长、短半轴长度分别为1.26 m和0.33 m。测距作业后,救援井继续钻进,当两井相对距离为6.68 m时,推荐使用Wellspot工具;当两井相对距离为5.21 m或2.07 m时,推荐使用RGRⅠ工具。研究结果表明,测距作业后,随着救援井继续钻进,两井相对距离的减小趋势大于两井相对距离测量误差的增大趋势;当磁测距工具探测范围完全包覆两井相对距离测量误差椭圆时,可以选用作业距离更小、但测量精度更高的磁测距工具。      

磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度及影响因素研究

钻井过程中,磁性随钻测斜仪需要放置在无磁钻具中,以避免铁磁钻具磁化后感应磁场的干扰,但针对无磁钻具长度选取及影响因素的理论研究较少。为此,利用ANSYS有限元软件,建立了三维静态均匀强磁场,模拟得到了磁性随钻测斜仪所需无磁钻具的长度,并分析了井斜角、方位角、铁磁钻具壁厚和铁磁钻具长度等因素对磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度的影响。分析结果表明,磁性随钻测斜仪所需无磁钻具的临界长度与井斜角、方位角无明显的相关关系,与铁磁钻具壁厚、长度正相关;根据模拟数据,分析了井斜角和方位角对方位角偏差的影响,认为当存在固定轴向干扰磁场时,方位角偏差随井斜角、方位角变化而变化,这与施工经验相吻合。无磁钻具长度的优化方法和优化结果,为实际工程应用中磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度的优选提供了理论依据和参考。      

SST有线随钻测斜仪在胜利油田超深钻井中应用

本文介绍了１００００系列普通ＳＳＴ探管用于超深井、高温井进行随钻测量施工的新工艺以及当井下情况复杂时边循环泥浆边起下电缆所采取的措施，经数口井的现场应用，均获得了满意的效果。