CN108547574A - 一种自动导向的钻井方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钻井技术领域，提供一种自动导向的钻井方法和系统，在参考井眼设置至少两个信号源，钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号，根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置，根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。通过这种方式，本申请能够实现对钻头的精确定位、导向，避免两个井眼相碰，减少因此而增加的生产成本，而且避免维修钻头和停工所带来的不必要的麻烦。

Description

一种自动导向的钻井方法和系统

技术领域

本申请涉及钻井技术领域，具体涉及一种自动导向的钻井方法和系统。

背景技术

目前，海洋大组丛式井及陆地老井区加密调整井的钻探数量呈现大幅度增加趋势。而且，如今许多斜井和水平井都不再只是简单地穿透储油层，而是在储油层中延着油层钻井；尽可能扩大与油层的接触面。为优化储层开采，需要对井眼轨迹进行精确定位，确定每口井相对于储层的位置。

如何确定钻头在目标层中的位置是现场地质导向工作者急需解决的一个问题。为完成这些任务，钻井人员要求方向性精度要精确到零点几度。要达到这样的精度水平，钻井人员使用随钻测量(MWD)工具，通过工具内的重力计和磁力计来计算地球重力场和磁场的方向并采用复杂的方法对测量干扰进行校正。在钻井人员使用这类工具不断取得成功，并且在井眼设计中变得更加依赖此类工具的同时，对定位不确定性的精确量化。期间对所有测量误差进行量化的需求也不断增加。在有些情况中，不确定性的量化与精确定位本身一样重要。

另一方面，随着油田开发需求的日益增长，很多油田的钻井数量呈现大幅度增长趋势。因此，很多油田，尤其是井网面积的油田面临着较大的井眼碰撞风险。在钻井过程中，如果没有及时发现钻头已经接近邻井的套管，就有可能发生钻头与邻井套管碰撞的事故。一旦发生碰撞，钻头往往会钻穿邻井套管，不仅会报废新钻井进尺并重复施工，还会耽误邻井生产，进行邻井套管修补，造成巨额的经济损失。井眼交碰导致报废进尺并重复施工及两井同时作废的现象影响了施工的进度，也增加了成本。

因此，本技术领域亟需一种新的钻井方法和系统。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种自动导向的钻井方法和系统，能够实现对钻头的精确定位、导向，避免两个井眼相碰，减少因此而增加的生产成本，而且避免维修钻头和停工所带来的不必要的麻烦。

一种自动导向的钻井方法，所述钻井方法包括：

在参考井眼设置至少两个信号源；

钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号；

根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；

根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

一种自动导向的钻井系统，所述钻井系统包括：

至少两个信号源，设置在参考井眼；

信号接收器，用于在钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号；

处理器，用于根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；

所述处理器，还用于根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

上述自动导向的钻井方法和系统，在参考井眼设置至少两个信号源，钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号，根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置，根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。通过这种方式，本申请能够实现对钻头的精确定位、导向，避免两个井眼相碰，减少因此而增加的生产成本，而且避免维修钻头和停工所带来的不必要的麻烦。

附图说明

图1为一实施例中自动导向的钻井方法的流程示意图。

图2为一实施例中自动导向的钻井系统的实现方式示意图，其中，还显示了井眼。

具体实施方式

请参阅图1，图1为一实施例中自动导向的钻井方法的流程示意图。

在本实施方式中，所述钻井方法包括但不限于如下几个步骤。

步骤S101，在参考井眼设置至少两个信号源；

步骤S102，钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号；

步骤S103，根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；

步骤S104，根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

需要说明的是，本实施方式所述在参考井眼设置至少两个信号源的步骤，具体可以包括：在所述参考井眼设置至少两个磁通门磁传感器作为信号源。其中，为提高精确度、减少其他不必要因素的影响，可以设置三个、四个或更多个磁通门磁传感器，此外，还可以对其进行编号管理，并在不同的位置采用不同的磁通门磁传感器作为信号源等。

相应地，所述监测所述至少两个信号源的实时信号的步骤，具体可以包括：监测钻头工作时导致所述至少两个磁通门磁传感器的磁场变化的实时信号。不难理解的是，在钻头进行工作时，其会产生磁场、或者改变磁通门磁传感器的磁场，因而产生可以监测到变化的实时信号。

值得一提的是，所述根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置的步骤，具体可以包括：利用信号接收器接收所述实时信号所表示的磁场变化，并根据磁场变化进行解算所述钻头相对于所述参考井眼的实时位置。

需要说明的是，本实施方式可以利用PC个人电脑终端进行解算所述磁场变化，并通过所述信号接收器对磁场变化的三轴数据等进行监测，当然，还可以对磁场变化的数据进行信号放大、去噪等处理，以提高精确度。

在其他实施方式中，所述钻井方法还可以包括步骤：采用三维动画的建模方法建立三维钻井图形实体模型库；根据参考井眼的轨道和所述三维钻井图形实体模型库确认目标井眼的轨道数据，生成钻井轨道模型；基于钻井轨道模型计算目标井眼当前两已测点的测斜数据，计算未测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角、方位角，所述轨迹特征参数用于表征未测段的轨迹形状；基于未测段的轨迹特征参数，采用外推法计算目标井眼的轨迹参数，所述轨迹参数包括井斜角、方位角和空间坐标；根据地质突变的位置、地质突变类型、气侵位置、环空循环压耗和/或预测入靶方向调整钻井钻头的轨迹参数以进行导向调整。

本申请能够实现对钻头的精确定位、导向，避免两个井眼相碰，减少因此而增加的生产成本，而且避免维修钻头和停工所带来的不必要的麻烦。

请接着参阅图2，图2为一实施例中自动导向的钻井系统的实现方式示意图，其中，还显示了井眼。

在本实施方式中，所述钻井系统可以包括至少两个信号源21、信号接收器 22、处理器(图未示)和钻头(图未示)等。

需要说明的是，在一具体实施方式中，所述至少两个信号源21可以设置在参考井眼；所述信号接收器22用于在钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源21的实时信号；所述处理器，用于根据所述至少两个信号源21 的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；所述处理器，还用于根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

在本实施方式中，所述至少两个信号源21为磁通门磁传感器。其中，为提高精确度、减少其他不必要因素的影响，可以设置三个、四个或更多个磁通门磁传感器，此外，还可以对其进行编号管理，并在不同的位置采用不同的磁通门磁传感器作为信号源等。

值得一提的是，所述信号接收器22，具体用于：监测钻头工作时导致所述至少两个磁通门磁传感器的磁场变化的实时信号。不难理解的是，在钻头进行工作时，其会产生磁场、或者改变磁通门磁传感器的磁场，因而产生可以监测到变化的实时信号。

在其中一实施方式中，所述处理器，还用于根据磁场变化进行解算所述钻头相对于所述参考井眼的实时位置。需要说明的是，本实施方式可以利用PC个人电脑终端的处理器进行解算所述磁场变化，并通过所述信号接收器对磁场变化的三轴数据等进行监测，当然，还可以对磁场变化的数据进行信号放大、去噪等处理，以提高精确度。

在其他实施方式中，所述处理器，还可以用于：采用三维动画的建模方法建立三维钻井图形实体模型库；根据参考井眼的轨道和所述三维钻井图形实体模型库确认目标井眼的轨道数据，生成钻井轨道模型；基于钻井轨道模型计算目标井眼当前两已测点的测斜数据，计算未测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角、方位角，所述轨迹特征参数用于表征未测段的轨迹形状；基于未测段的轨迹特征参数，采用外推法计算目标井眼的轨迹参数，所述轨迹参数包括井斜角、方位角和空间坐标；根据地质突变的位置、地质突变类型、气侵位置、环空循环压耗和/或预测入靶方向调整钻井钻头的轨迹参数以进行导向调整。

本申请能够实现对钻头的精确定位、导向，避免两个井眼相碰，减少因此而增加的生产成本，而且避免维修钻头和停工所带来的不必要的麻烦。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动导向的钻井方法，其特征在于，所述钻井方法包括：

在参考井眼设置至少两个信号源；

钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号；

根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；

根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

2.根据权利要求1所述的钻井方法，其特征在于，所述在参考井眼设置至少两个信号源的步骤，具体包括：

在所述参考井眼设置至少两个磁通门磁传感器作为信号源。

3.根据权利要求2所述的钻井方法，其特征在于，所述监测所述至少两个信号源的实时信号的步骤，具体包括：

监测钻头工作时导致所述至少两个磁通门磁传感器的磁场变化的实时信号。

4.根据权利要求3所述的钻井方法，其特征在于，所述根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置的步骤，具体包括：

利用信号接收器接收所述实时信号所表示的磁场变化，并根据磁场变化进行解算所述钻头相对于所述参考井眼的实时位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钻井方法，其特征在于，所述钻井方法还包括步骤：

采用三维动画的建模方法建立三维钻井图形实体模型库；

根据参考井眼的轨道和所述三维钻井图形实体模型库确认目标井眼的轨道数据，生成钻井轨道模型；

基于钻井轨道模型计算目标井眼当前两已测点的测斜数据，计算未测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角、方位角，所述轨迹特征参数用于表征未测段的轨迹形状；

基于未测段的轨迹特征参数，采用外推法计算目标井眼的轨迹参数，所述轨迹参数包括井斜角、方位角和空间坐标；

根据地质突变的位置、地质突变类型、气侵位置、环空循环压耗和/或预测入靶方向调整钻井钻头的轨迹参数以进行导向调整。

6.一种自动导向的钻井系统，其特征在于，所述钻井系统包括：

至少两个信号源，设置在参考井眼；

信号接收器，用于在钻井的钻头在目标井眼工作时，监测所述至少两个信号源的实时信号；

处理器，用于根据所述至少两个信号源的实时信号计算钻头相对于所述参考井眼的实时位置；

所述处理器，还用于根据所述实时位置自动调整所述钻头的方向，以实现钻头工作时的自动导向。

7.根据权利要求6所述的钻井系统，其特征在于，所述至少两个信号源为磁通门磁传感器。

8.根据权利要求7所述的钻井系统，其特征在于，所述信号接收器，具体用于：

监测钻头工作时导致所述至少两个磁通门磁传感器的磁场变化的实时信号。

9.根据权利要求8所述的钻井系统，其特征在于，所述处理器，还用于根据磁场变化进行解算所述钻头相对于所述参考井眼的实时位置。

10.根据权利要求6-9任一项所述的钻井系统，其特征在于，所述处理器，还用于：

采用三维动画的建模方法建立三维钻井图形实体模型库；

根据参考井眼的轨道和所述三维钻井图形实体模型库确认目标井眼的轨道数据，生成钻井轨道模型；

基于钻井轨道模型计算目标井眼当前两已测点的测斜数据，计算未测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角、方位角，所述轨迹特征参数用于表征未测段的轨迹形状；

基于未测段的轨迹特征参数，采用外推法计算目标井眼的轨迹参数，所述轨迹参数包括井斜角、方位角和空间坐标；

根据地质突变的位置、地质突变类型、气侵位置、环空循环压耗和/或预测入靶方向调整钻井钻头的轨迹参数以进行导向调整。