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。      

基于ANSYS的邻井套管磁干扰有限元仿真

邻井套管受到地磁场磁化后产生感应磁场,影响其周围的地磁场,并干扰随钻测斜仪致使磁测量参数失真,对钻井过程中井眼防碰和定向施工造成影响。利用ANSYS软件对套管进行二维与三维有限元电磁仿真,得到了套管周围叠加磁场的分布规律及特性。研究结果表明,竖直套管在地磁场作用下产生的磁化场在一定区域内对地磁场产生了干扰,干扰区具有对称性,并随套管尺寸的变大而增大;在干扰区内不同方向上的磁感应强度变化趋势不一致,沿磁力线方向,磁感应强度由强减弱,而垂直磁力线方向,磁感应强度则由弱增强。     

套管坐标截面法推算磁干扰轨迹的研究与应用

针对密集丛式井施工中,套管磁干扰情况复杂、防碰施工困难和井间关系难以定位等问题,提出了采用套管坐标截面法对出现套管磁干扰的丛式井直井段进行井眼轨迹定位的方法。通过合理简化套管附近空间磁化模型,建立了套管横截面磁场的数学模型。同时,通过套管磁干扰的模拟实验,获取了套管横截面磁场的分布规律,在此基础上提出了套管坐标截面法,并利用此方法反演测点所处的套管空间位置,绘制正钻井的磁干扰井段井眼轨迹,实现在磁干扰井段准确判断测点与邻井套管的相对空间关系。通过华北油田10口丛式井的现场施工试验,验证了套管坐标截面法的正确性和准确性,实现了丛式井防碰关系的精准定位,解决了密集丛式井施工中的防碰问题。     

复杂结构井磁导向钻井技术进展

复杂结构井可以有效提高复杂油气田单井产量和最终采收率,磁导向钻井技术是复杂结构井钻井的核心技术之一。总结了近年来磁导向钻井技术的主要研究进展,包括邻井距离随钻电磁探测系统、螺线管组随钻测距导向系统及三电极系救援井与事故井连通探测系统等主要研究成果,重点论述了磁导向钻井的技术原理及井下磁信标、弱磁探测仪、测距算法及纠偏控制方法等关键技术,并介绍了磁导向钻井技术在SAGD双水平井、连通井、救援井及丛式井钻井防碰中的现场应用情况。其中,邻井距离随钻电磁探测系统已在稠油SAGD双水平井钻井中得以成功应用,不仅在注入井水平段实现了磁导向水平钻进,而且在造斜井段也实现了磁导向钻进。分析认为,需加强多学科协同创新研究,以进一步提高磁导向钻井系统的耐温性能或研发新型耐高温磁导向钻井系统,实现磁导向钻井技术在复杂结构井的推广应用,提高钻井效率,保证钻井作业安全。      

密集丛式井磁干扰情况下防碰判断与控制方法

南堡油田密集丛式井钻井密度大,井口间距小,同一平台开发时间跨度大,新老井眼轨迹空间交叉密集,钻井防碰问题突出,特别是上部井段轨迹间距小,实钻过程中时常存在磁干扰现象,采用常规防碰扫描计算方法存在不足,不能完全满足密集井口安全钻井的需要.根据正钻井与邻井轨迹在防碰点处的几何关系,提出了井眼轨迹的异面角概念,通过异面角的分...     

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。      

基于球面波传播理论的钻头趋近邻井防碰预测模型

为实现丛式井地面防碰监测预警系统有效预测正钻井与邻井间距离的功能,建立了钻头趋近邻井防碰预测模型。该模型依据弹性波的球面扩散和衰减吸收理论,通过分析实测数据的幅值衰减规律而建立。利用该模型,通过地面实时监测、分析、计算风险邻井套管的振动信号特征,可求取钻头与邻井套管的距离,识别钻头碰撞邻井井筒的可能性并及时预警。根据渤海某油田的防碰监测数据,用所建模型计算出了监测井段钻头与邻井套管的距离;对比测井数据计算的井眼扫描距离和模型计算结果发现,利用该预测模型求解的钻头与邻井间的距离与测井数据得到的井间距离有明确的对应关系,表明所建模型可以作为丛式井地面防碰监测预警系统预测井间距离的一种计算方式。      

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。      

螺线管随钻测距导向系统

螺线管随钻测距导向系统是一种邻井距离随钻探测的前沿技术,可用于精细控制蒸汽辅助重力泄油（SAGD）双水平井的井眼轨迹。螺线管随钻测距导向系统主要包括螺线管短节、传感器组和地面测距计算软件。把通电螺线管短节看作磁偶极子,得到了通电螺线管短节远场磁场分布规律;分别给出了两口水平井平行、会聚/发散和异面时的测距导向算法,这些算法不仅可以用来计算SAGD双水平井的间距和相对方位,而且可以用来确定这两口水平井会聚/发散及异面的程度。对螺线管随钻测距导向系统的测距导向算法进行的算例验证和分析表明,螺线管随钻测距导向系统测距导向算法的计算精度可以满足实际工程的需求,具有直接探测邻井距离的技术优势,避免了累积误差的产生,可以用来引导SAGD双水平井的钻进。     

随钻陀螺工具在钻井浅层防碰中的应用

随着海上油田的不断开发,海洋石油丛式井浅层防碰问题越来越突出,井眼防碰引起的井控风险越来越严峻。为了解决丛式井浅层防碰,在浅层钻具组合中引入了随钻陀螺测量工具,随钻陀螺测量工具具有抗磁干扰、数据精度高。测量模式多样的特点,从而有效地解决了浅层井眼防碰问题,提高了钻井作业安全。     

长庆马岭油田水平井钻井防碰绕障技术

长庆油田水平井在老油田部署较多，受施工地形条件和周围邻井限制，钻进过程防碰问题特别突出，采取有效的防 碰技术是决定水平井施工的成败。马岭油田是长庆油田公司20 世纪70 年代开发的老油田，南平1 井为马岭油田防碰绕障的 典型水平井，为保证施工质量和安全，对防碰资料进行了分析，找出防碰绕障的难点及重点，在施工前进行了相关模拟防碰数据 预算，优选出最佳防碰绕障方案。根据方案选择适当的钻头、钻具和工具仪器进行施工，按防碰绕障方案有效控制轨迹。使用 该防碰技术后，该井井眼防碰绕障非常成功，而且井眼轨迹平滑，做到了精准入窗，保证了后续施工顺利进行，提高了钻井速度。该技术在长庆马岭油田水平井推广应用效果明显。     

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。      

吉木萨尔致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术

为提高吉木萨尔致密砂岩油藏开发速度,降低钻井成本,满足大规模开发的要求,进行了致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术研究.根据吉木萨尔凹陷的地质特点及工厂化水平井的钻井和完井要求,将其设计为三开井身结构,并根据工厂化水平井钻井的特点制定井眼轨迹控制技术措施.在重点防碰井段利用Landmark软件进行防碰扫描,防止两井相碰.选用旋转导向钻具和螺杆+水力振荡器钻进定向井段和水平井段,以提高定向井段和水平井段的钻速.工厂化水平井钻井技术在吉木萨尔区块不同平台钻了8口水平井,井眼轨迹控制良好,与设计吻合度高,成功实现了防碰绕障,2#平台2口水平井各绕障115 m,3#平台1口井最大绕障265 m;与2012年所钻的3口井相比,造斜段和水平段的平均机械钻速分别提高了240.0%和125.9%.这表明,致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术可有效防碰、降摩减阻和提高机械钻速,能满足吉木萨尔致密砂岩油藏大规模开发的要求.