CN105626045A - 确定井筒形状的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种确定井筒形状的方法及装置，采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据，根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度，采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。本发明中基于六臂测井数据，重构不同井深处的各井眼的截面圆周曲线，根据各井眼的截面圆周曲线模拟井筒的三维形状，提高了描述不规则井眼截面特征的准确性。

Description

确定井筒形状的方法及装置

技术领域

本发明涉及油田勘察领域，尤其涉及一种确定井筒形状的方法及装置。

背景技术

气体钻井由于其具有机械钻速高、减少或避免井漏、避免储层伤害等多方面优势，近年来国内的气体钻井应用技术迅速发展。除井斜控制问题外，塔里木油田空气锤钻井井段频繁出现下套管遇阻的复杂情况，严重影响钻井效率，延长了钻井周期，这在某种程度上弱化了气体钻井技术的高效率。究其原因，由于空气锤钻井井眼截面存在严重的不规则性，造成气体钻井钻具阻卡及套管遇阻等复杂情况。因此，较准确的反映井眼特征，对后续钻完井作业提供指导，具有十分重要的现实意义。

目前，通过六臂测井数据计算出井眼截面内井径的平均值，以平均井径作为评价井眼的标准。但由于气体钻井井眼截面存在严重的不规则性，以平均井径作为评价井眼的标准存在着很大的缺陷，其不能有效描述气体钻井形成的不规则井眼截面特征，仅关心平均井径对后续管柱入井作业会产生错误的导向，影响到通井钻具组合的设计方案及下套管作业的实施，造成套管遇阻复杂现象。

发明内容

本发明提供一种确定井筒形状的方法及装置，用于解决现有以平均井径作为评价井眼的标准存在不能准确描述气体钻井形成的不规则井眼截面特征的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的一种确定井筒形状的方法，包括：

获取待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据；

根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度；

采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度；

根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线；

利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。

如上所述的确定井筒形状的方法，所述根据各井眼的所述测井数据获取各井眼下转角对应的井径长度，包括：

获取各井眼所述测井数据中所包括的所述测臂数据；

根据所述测臂数据对各井眼下的所述测臂依次排序；

根据各转角之间的角度差和各井眼下的所述测臂的顺序，得到每个所述转角对应的井径长度。

如上所述的确定井筒形状的方法，所述采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，包括：

按照预设的插值步长获取所述插值区域的各转角对应的插值点；

将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到所述插值区域内各转角对应的所述井径长度。

如上所述的确定井筒形状的方法，所述根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，包括：

对各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

如上所述的确定井筒形状的方法，所述插值区域范围小于2π，插值步长为0.1rad。

为了实现上述目的，本发明提供的一种确定井筒形状的装置，包括：

采集模块，用于采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据；

获取模块，用于根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度；

插值模块，用于采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度；

确定模块，用于根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线；

模拟模块，用于利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。

如上所述的确定井筒形状的装置，所述获取模块，具体包括：

第一获取单元，用于获取各井眼的所述测井数据中包括的所述测臂；

排序单元，用于对每个井眼下的所述测臂依次排序；

确定单元，用于根据各转角之间的角度差以及每个井眼下的所述测臂的顺序，得到每个所述转角对应的井径长度。

如上所述的确定井筒形状的装置，所述插值模块，具体包括：

第二获取单元，用于按照预设的插值步长获取所述插值区域的各转角对应的插值点；

计算单元，用于将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到所述插值区域内各转角对应的所述井径长度。

如上所述的确定井筒形状的装置，所述确定模块，具体用于对各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

如上所述的确定井筒形状的装置，所述插值区域范围小于2π，插值步长为0.1rad。

本发明提供的确定井筒形状的方法及装置，采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据，根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度，采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。本发明中基于六臂测井数据，重构不同井深处的各井眼的截面圆周曲线，根据各井眼的截面圆周曲线模拟井筒的三维形状，提高了描述不规则井眼截面特征的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种确定井筒形状的方法的流程示意图；

图2为对气体钻井裸眼段的井筒进行六臂测井数据采集；

图3为空气锤井段随深井变化示意图；

图4为使用预弯钟摆BHA井眼特征及给定截面的二维图；

图5为预弯钟摆BHA所钻井段局部放大图；

图6为本发明实施例二提供的一种确定井筒形状的装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的另一种确定井筒形状的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种确定井筒形状的方法的流程示意图。如图1所示，该确定井筒形状的方法包括以下步骤：

101、采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据。

具体地，利用六臂井径测井仪器对待测量的井筒下不同井深处的各井眼进行测量，得到各井眼的六臂测井数据。

102、根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度。

本实施例中，从采集到的各井眼的测井数据中，获取到所包括的所述测臂数据，根据所述测臂数据对各井眼下的测臂依次排序，根据各转角之间的角度差即60°和各井眼下的测臂的顺序，得到每个转角对应的井径长度。

103、采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度。

为了提高模拟井筒形状的精确性，本实施例中，通过为每个井眼设置插值区域，在插值区域内进行插值计算，以获取更多的井径长度，用于模拟井筒形状。

具体地，按照预设的插值步长获取插值区域的各转角对应的插值点。本实施例中，为了使拟合得到的圆周曲线误差较小且在连接点处不出现尖点，转角插值区间应大于2π，插值步长可取为0.1rad。

进一步地，将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到插值区域内各转角对应的井径长度。

其中，三次样条插值函数的多项式为：

$S_i\left(\mathrm{\α}\right)=r_i+r_{i,i+1}(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_i)+\frac{1}{6}(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_i)(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_{i+1})[2K_i+K_{i+1}+K_{i,i+1}\left(\mathrm{\α}{-\mathrm{\α}}_i\right)]$

式中，K_i为待定系数，而r_i,i+1是r_i的一阶商差，K_i,i+1是K_i的一阶商差，即：

$r_{i,i+1}=\frac{r_{i+1}-r_i}{x_{i+1}-x_i}$

$K_{i,i+1}=\frac{K_{i+1}-K_i}{x_{i+1}-x_i}$

利用二阶导数连续条件：

$\underset{\mathrm{\α}\→{\mathrm{\α}}_i^{+}}{\lim }{S}_i^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)=\underset{\mathrm{\α}\→{\mathrm{\α}}_i^{-}}{\lim }{S}_{i-1}^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)$

及第一类边界条件：

S'(α_i)＝r_i'

解出待定系数K_i，得到S₀(α)，S₁(α)，...S_n-1(α)，从而得到三次样条插值函数S(α)。

在获取到插值函数后，将插值区域中各转角对应的插值点输入到插值函数中，计算得到插值区域内各转角对应的井径长度。

104、根据各井眼下转角对应的井径长度以及插值区域内的转角对应的井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线。

在对每个井眼进行插值计算得到各井眼插值区域下各转角的井径长度后，结合通过六臂井径测井仪器采集到的井眼下转角对应的井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

105、利用各井眼截面圆周曲线模拟待测井筒的三维形状。

在获取到不同井深处的井眼的截面圆周曲线后，就可以得到对应的井眼截面形状，从而能够模拟待测井筒的三维形状。

本实施例提供的确定井筒形状的方法适用于气体钻井裸眼段，但不限于气体钻井裸眼段。

以确定气体钻井裸眼段的井筒形状为例，该气体钻井井段分为两部分：先使用空气锤钻进，再采用预弯钟摆底部钻具组合(BottomHoleAssembly，简称BHA)钻进。对气体钻井裸眼段的井筒进行六臂测井数据采集，如图2所示。取空气锤井段进行放大，可以看出该井段随井深变化十分复杂，如图3所示，其中图3右侧显示当井深为井深2664m处井眼截面形状，图3左侧显示为井深2664m处整井段井筒特征图。除椭圆形状十分明显外，其上下截面形状之间变化差异大，存在严重的不光滑现象，说明目前普遍利用的平均井径评价井眼质量的方法存在明显的局限性。

从井深2766m以后使用预弯钟摆BHA，井眼特征及给定截面的二维图如图4所示。预弯钟摆BHA所钻井段局部放大图，如图5所示，从图中可以看出，井眼截面随井深变化具有较好的光滑度，变化相对较均匀。

本实施例提供的确定井筒形状的方法，采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据，根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度，采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。本实施例中基于六臂测井数据，重构不同井深处的各井眼的截面圆周曲线，根据各井眼的截面圆周曲线模拟井筒的三维形状，提高了描述不规则井眼截面特征的准确性。

实施例二

图6为本发明实施例二提供的一种确定井筒形状的装置的结构示意图。如图6所示，该确定井筒形状的装置包括：采集模块21、获取模块22、插值模块23、确定模块24和模拟模块25。

其中，采集模块21，用于采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据。

与采集模块21连接的获取模块22，用于根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度。

与获取模块22连接的插值模块23，用于采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度。

与采集模块21和插值模块23连接的确定模块24，用于根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线。

与确定模块24连接的模拟模块25，用于利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。

本实施例提供的确定井筒形状的装置，采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据，根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度，采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。本实施例中基于六臂测井数据，重构不同井深处的各井眼的截面圆周曲线，根据各井眼的截面圆周曲线模拟井筒的三维形状，提高了描述不规则井眼截面特征的准确性。

实施例三

图7为本发明实施例三提供的另一种确定井筒形状的装置的结构示意图。如7所示，该装置包括采集模块21、获取模块22、插值模块23、确定模块24和模拟模块25。

其中，所述获取模块22，具体包括：第一获取单元221、排序单元222和确定单元223。

第一获取单元221，用于获取各井眼的所述测井数据中包括的所述测臂。

与第一获取单元221连接的排序单元222，用于对每个井眼下的所述测臂依次排序。

与排序单元222连接的确定单元223，用于根据各转角之间的角度差以及每个井眼下的所述测臂的顺序，得到每个所述转角对应的井径长度。

进一步地，所述插值模块23，具体包括：第二获取单元231和计算单元232。

第二获取单元231，用于按照预设的插值步长获取所述插值区域的各转角对应的插值点。

与第二获取单元231连接的计算单元232，用于将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到所述插值区域内各转角对应的所述井径长度。

进一步地，所述确定模块24，具体用于对各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

本实施例中，为了使拟合得到的圆周曲线误差较小且在连接点处不出现尖点，转角插值区间应大于2π，插值步长可取为0.1rad。

本实施例中基于六臂测井数据，重构不同井深处的各井眼的截面圆周曲线，根据各井眼的截面圆周曲线模拟井筒的三维形状，提高了描述不规则井眼截面特征的准确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种确定井筒形状的方法，其特征在于，包括：

采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据；

根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度；

采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度；

根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线；

利用各井眼的截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。

2.根据权利要求1所述的确定井筒形状的方法，其特征在于，所述根据各井眼的所述测井数据获取各井眼下转角对应的井径长度，包括：

获取各井眼所述测井数据中所包括的所述测臂数据；

根据所述测臂数据对各井眼下的所述测臂依次排序；

根据各转角之间的角度差和各井眼下的所述测臂的顺序，得到每个所述转角对应的井径长度。

3.根据权利要求2所述的确定井筒形状的方法，其特征在于，所述采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度，包括：

按照预设的插值步长获取所述插值区域的各转角对应的插值点；

将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到所述插值区域内各转角对应的所述井径长度。

4.根据权利要求3所述的确定井筒形状的方法，其特征在于，所述根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线，包括：

对各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

5.根据权利要求1-4任一所述的确定井筒形状的方法，其特征在于，所述插值区域范围小于2π，插值步长为0.1rad。

6.一种确定井筒形状的装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集待测井筒不同井深处的各井眼的六臂测井数据；

获取模块，用于根据各井眼的所述测井数据获取到各井眼下转角对应的井径长度；

插值模块，用于采用插值函数获取各井眼的所选取的插值区域内转角对应的井径长度；

确定模块，用于根据各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，得到各井眼的截面圆周曲线；

模拟模块，用于利用各井眼截面圆周曲线模拟所述待测井筒的三维形状。

7.根据权利要求6所述的确定井筒形状的装置，其特征在于，所述获取模块，具体包括：

第一获取单元，用于获取各井眼的所述测井数据中包括的所述测臂；

排序单元，用于对每个井眼下的所述测臂依次排序；

确定单元，用于根据各转角之间的角度差以及每个井眼下的所述测臂的顺序，得到每个所述转角对应的井径长度。

8.根据权利要求7所述的确定井筒形状的装置，其特征在于，所述插值模块，具体包括：

第二获取单元，用于按照预设的插值步长获取所述插值区域的各转角对应的插值点；

计算单元，用于将插值点输入到三次样条插值函数中，计算得到所述插值区域内各转角对应的所述井径长度。

9.根据权利要求8所述的确定井筒形状的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于对各井眼下转角对应的所述井径长度以及所述插值区域内的转角对应的所述井径长度，使用三次样条函数进行椭圆拟合得到各井眼的截面圆周曲线。

10.根据权利要求6-9任一所述的确定井筒形状的装置，其特征在于，所述插值区域范围小于2π，插值步长为0.1rad。