CN106567675B - 旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 - Google Patents
旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106567675B CN106567675B CN201510645047.8A CN201510645047A CN106567675B CN 106567675 B CN106567675 B CN 106567675B CN 201510645047 A CN201510645047 A CN 201510645047A CN 106567675 B CN106567675 B CN 106567675B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tool face
- track
- well
- azimuth
- face azimuth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,解决了在现有技术中难以使用工具面角来监测和控制井眼轨迹的技术问题。该井眼轨迹控制方法包括:定义工具面角;表征井眼轨迹特征;设计控制方案;控制井眼轨迹,可广泛应用于各种复杂结构井的旋转导向钻井工艺设计与施工。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻探领域,具体涉及旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法。
背景技术
导向钻井的核心任务是控制井斜角、方位角及其变化规律。工具造斜率决定了井眼轨迹的弯曲程度,而工具面角决定了工具造斜率用于改变井斜角和改变方位角的分配关系,因此工具面角是井眼轨迹控制中的一个重要参数。
在现场定向施工过程中,当造斜工具入井后,在现有技术条件下其工具造斜率的可控范围往往有限,所以用于定向造斜和控制井眼轨迹的可控参数主要是工具面角。
然而,现有的工具面角设计及计算方法主要采用井眼轨迹的空间圆弧模型,适用于滑动导向钻井,但不适用于旋转导向钻井。由于没有适用于旋转导向钻井的工具面角的设计及计算方法,得不到工具面角的设计结果,因此在旋转导向钻井的条件下现有技术难以使用工具面角来监测和控制井眼轨迹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于旋转导向钻井的工具面角设计及计算方法,以解决在旋转导向钻井条件下难以使用工具面角来监测和控制井眼轨迹的技术问题。
本发明提供一种旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,包括:定义工具面角;表征井眼轨迹特征;设计控制方案;控制井眼轨迹。
所述定义工具面角是在旋转导向钻井条件下按井眼轨迹的空间形态来定义工具面角。
所述表征井眼轨迹特征是用井斜变化率和方位变化率来表征井眼轨迹的空间形态。
所述设计控制方案是根据所述井斜变化率、方位变化率和井斜角,计算井眼轨迹上任一井深处的工具面角,其计算公式为
式中,ω为工具面角,单位(°);κα为井斜变化率,单位(°)/m;κφ为方位变化率,单位(°)/m;α为井斜角,单位(°);
根据上述公式,能计算出各井深处的工具面角等井眼轨迹参数,从而得到工具面角的控制方案。
所述控制井眼轨迹是按照工具面角的控制方案,在钻进过程中利用随钻测量仪器来监测和控制工具面角,从而实现控制井眼轨迹的目的。
本发明带来了以下有益效果:本发明提供的旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,利用旋转导向钻井的技术特点和井斜演化规律,能够计算出井眼轨迹上任一井深处的工具面角,并以此得到工具面角的控制方案,进而在钻进过程中可通过监测和控制工具面角来控制井眼轨迹。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分的从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍:
图1是本发明实施例提供的技术方法流程图;
图2是本发明实施例中的工具面角定义示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,能够在旋转导向钻井条件下,使用工具面角来监测和控制井眼轨迹。
如图1所示,该旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法主要包括以下步骤:
S1:定义工具面角。
在现有技术中,工具面角定义为指造斜工具所在平面与井斜平面之间的夹角,与井眼轨迹无关联。在本发明中,构造了造斜工具对井眼轨迹的作用关系,具体为:①造斜工具的造斜率决定了井眼轨迹的井眼曲率,即工具造斜率与井眼曲率的数值相等;②对于井眼轨迹而言,工具面角为井眼轨迹的主法线方向与井眼高边方向之间的夹角。如图2所示,对于井眼轨迹上任一点P,其主法线方向与井眼高边方向之间的夹角ω即为工具面角。
S2:表征井眼轨迹特征。
具体的,不同钻井方式所钻出的井眼轨迹形状不同,而井眼轨迹形状可用井眼轨迹的特征参数来表征。在旋转导向钻井条件下,井眼轨迹的特征参数是井斜变化率和方位变化率。根据井眼轨迹的控制要求,这两个特征参数既可以作为已知数据给出,也可以根据控制目标点的井深、井斜角和方位角等参数求得。对于后一种情况,若当前井深为LA、井斜角为αA、方位角为φA,继续钻进至井深LB时,要求达到的井斜角为αB、方位角为φB,则用以下方法求得井斜变化率和方位变化率
S3:设计控制方案。
工具面角沿井深变化,只有设计出各井深处的工具面角,才能有效地控制井眼轨迹。在现有技术中,没有适用于旋转导向钻井的工具面角设计方法。在本发明中,按以下方法设计任一井深处的工具面角
其中,
α=αA+κα(L-LA) (3)
式中,L为井深,单位m。
这样,由步骤S2获取井斜变化率κα和方位变化率κφ,由公式(3)求得任一井深L处的井斜角α,从而由公式(2)得到各井深处工具面角ω的设计方案。
根据石油钻井行业规范,工具面角的取值范围为[0°,360°)。而由式(2)得到的工具面角ω的值域为(180°,180°],所以应根据式(2)中分子和分母的正负值将工具面角ω化算到[0°,360°)值域内。
另外,还可以根据已知的方法,计算出其它的井眼轨迹参数。例如,井眼曲率的计算方法为
式中,κ为井眼曲率,单位(°)/m。
S4:控制井眼轨迹。
在钻进过程中,按照工具面角的设计方案,利用随钻测量(MWD)仪器来监测和控制工具面角,便可实现控制井眼轨迹的目的。
以下为本发明实施例提供的旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,在具体应用中的实例:
在某水平井的施工过程中,当前井深LA=2680m、井斜角αA=45°、方位角φA=70°。采用旋转导向钻井工艺继续钻进,要求钻至井深LB=2730m时,井斜角αB=60°、方位角φB=85°,试设计井眼轨迹控制方案。
根据上述本发明实施例提供的旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,按井眼轨迹的控制要求,由式(1)可算得:井斜变化率κα=0.30°/m,方位变化率κφ=0.30°/m。
以井深L=2690m为例,由式(3)计算出井斜角α=48.00°,由式(2)计算出工具面角ω=36.62°,由式(4)计算出井眼曲率κ=0.37°/m。
以相同方法,可以计算出各井深处的工具面角等井眼轨迹参数。若以步长为10m进行计算,则可得到井眼轨迹控制方案的设计结果,见下表:
因此,按照该控制方案所设计的工具面角,在钻进过程中利用随钻测量仪器监测和控制工具面角,便可控制井眼轨迹按设计轨道钻进。
本发明实施例提供的旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,利用井斜变化率、方位变化率等井眼轨迹的特征参数,能够计算出井眼轨迹上各井深处的工具面角,并以此得到工具面角的设计结果。根据所得到的设计结果进行钻井,即可实现使用工具面角来监测和控制井眼轨迹,从而解决了现有技术中在旋转导向钻井条件下难以使用工具面角来监测和控制井眼轨迹的技术问题。
另外,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
虽然本发明所公开的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (2)
1.一种旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法,其特征在于,包括:定义工具面角;表征井眼轨迹特征;设计控制方案;控制井眼轨迹;其中,
在旋转导向钻井条件下按井眼轨迹的空间形态来定义工具面角;
用井斜变化率和方位变化率来表征井眼轨迹的空间形态;
根据所述井斜变化率、方位变化率和井斜角,计算井眼轨迹上任一井深处的工具面角,其计算公式为
式中,ω为工具面角;κα为井斜变化率;κφ为方位变化率;α为井斜角;
根据上述公式,计算出各井深处的工具面角,从而得到工具面角的控制方案。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述控制井眼轨迹是按照工具面角的控制方案,在钻进过程中利用随钻测量仪器来监测和控制工具面角,从而实现控制井眼轨迹的目的。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510645047.8A CN106567675B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510645047.8A CN106567675B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106567675A CN106567675A (zh) | 2017-04-19 |
CN106567675B true CN106567675B (zh) | 2018-08-17 |
Family
ID=58507131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510645047.8A Active CN106567675B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106567675B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107609214B (zh) * | 2017-08-04 | 2020-05-19 | 中国石油大学(华东) | 可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法 |
CN108071340B (zh) * | 2017-12-12 | 2019-08-30 | 大港油田集团有限责任公司 | 一种井眼轨迹设计优选方法 |
CN111119735A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于地层特性和井眼轨迹的导向钻井控制方法 |
CN113006772A (zh) * | 2019-12-21 | 2021-06-22 | 张蕊 | 一种基于随钻陀螺仪的井眼轨迹跟踪调控方法 |
CN113236221A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-10 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种地质导向钻井的轨迹控制方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103967479A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种旋转导向钻井入靶形势预测方法 |
CN104453713A (zh) * | 2014-11-02 | 2015-03-25 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种利用旋转导向工具控制井眼轨迹的方法 |
CN104481400A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三维水平井井眼轨迹控制方法 |
CN103883307B (zh) * | 2013-07-10 | 2017-01-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8875810B2 (en) * | 2006-03-02 | 2014-11-04 | Baker Hughes Incorporated | Hole enlargement drilling device and methods for using same |
-
2015
- 2015-10-08 CN CN201510645047.8A patent/CN106567675B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103967479A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种旋转导向钻井入靶形势预测方法 |
CN103883307B (zh) * | 2013-07-10 | 2017-01-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法 |
CN104453713A (zh) * | 2014-11-02 | 2015-03-25 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种利用旋转导向工具控制井眼轨迹的方法 |
CN104481400A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三维水平井井眼轨迹控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
三维定向井轨迹设计和轨迹控制的新技术;韩志勇;《石油钻探技术》;20031031;第31卷(第5期);第1-3页 * |
井斜控制方案设计方法;刘修善;《石油学报》;20150731;第36卷(第7期);第890-896页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106567675A (zh) | 2017-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106567675B (zh) | 旋转导向钻井的井眼轨迹控制方法 | |
CN108571287B (zh) | 基于过程控制的井眼轨迹控制系统 | |
CN104653172B (zh) | 一种三维水平井井眼轨道初始井斜方位角的确定方法 | |
CN104615803B (zh) | 一种三维水平井井眼轨道设计方法及系统 | |
CN102425374A (zh) | 一种井眼轨道控制方法 | |
CN107869346B (zh) | 基于导向钻具工作特性的井眼轨迹预测方法 | |
CN103883255B (zh) | 一种基于连续导向钻井的水平井着陆轨迹控制方法 | |
CN104481400A (zh) | 一种三维水平井井眼轨迹控制方法 | |
CN105952377B (zh) | 煤矿井下定向钻孔轨迹控制方法 | |
CN103758455B (zh) | 一种利用造斜工具钻井的方法及装置 | |
CN111119855A (zh) | 基于地层和钻具特性的井眼轨迹预测方法 | |
CN107882505B (zh) | 基于导向钻具工作特性的井眼轨迹控制方法 | |
CN107201877A (zh) | 一种旋转导向钻井的闭环控制方法及系统 | |
CN103883307B (zh) | 一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法 | |
CN107869309A (zh) | 小井斜情况下的井眼轨迹控制方法及装置 | |
CN106567705B (zh) | 一种用工具面角控制井眼轨迹的方法 | |
CN106761685B (zh) | 利用工具面角识别井眼轨迹模式的方法 | |
CN107545079A (zh) | 一种钻井轨迹偏移监测方法 | |
CN106919805B (zh) | 预测实钻页岩地层pdc钻头岩石可钻性级值的方法及装置 | |
CN111119735A (zh) | 基于地层特性和井眼轨迹的导向钻井控制方法 | |
CN107542447A (zh) | 一种用于钻井轨迹监测的方法 | |
CN103883306B (zh) | 一种基于复合导向钻井的水平井方向优先着陆控制方法 | |
CN105332693A (zh) | 一种钻头水平偏移轨迹获取方法 | |
CN105089643B (zh) | 一种邻井距离扫描的解析方法 | |
CN103883254B (zh) | 一种基于导向钻井方向优先着陆控制的通用方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |