CN109577943A - 一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法。在正钻井中，根据钻头破碎岩石时在地层内产生连续微地震的特点，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻头的空间位置，根据监测连续的钻头位置信息形成正钻井轨迹，获得正钻井在不同深度的顶角和方位角；在已钻井中，根据专门下放的震动发生装置在井内不同深度产生振动制造微地震，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻井某深度的空间位置，根据监测连续的微地震事件空间位置形成已钻井轨迹，获得已钻井在不同深度的顶角和方位角。本发明是一种非接触式测量方法，不受钻井深度、地层温度、岩性的限至，可用于地质钻井、油气钻井、地热钻井以及干热岩钻井工程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井轨迹测量方法，特别涉及一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法。
背景技术
钻井轨迹的监测是油气钻井、地热钻井以及地质勘探钻井过程中的重要内容，在钻井过程中，及时掌握实际井身轨迹来控制钻井的趋势是实现钻入目标层位的基本保障。
目前，钻井轨迹的监测主要有两种方式，一种是提钻测量，另一种是随钻测量。前者采取提出井内全部钻杆柱，下放专门的测量仪器测量钻井的轨迹，分为单点式和连续式，而提钻和测量过程浪费较长时间，且测量结果滞后；后者的测量仪器安装在钻杆柱的近钻头部位，将测量结果传至地面，可以实现边钻进边获取钻井的趋势和轨迹，但随钻测量仪器对设备和钻具要求较高、实施成本高，随钻测量仪器需长时间在井下工作，目前随钻测量仪器最高耐温175℃，耐温能力较低，无法满足高温井井身轨迹测量。上述两种监测方式均需要将仪器下放到井下，为接触式监测，会对钻井工艺产生干扰，增加了井下的复杂程度。
微地震技术是近20年来兴起的一项新的地球物理技术，可以定位裂缝起裂时产生微地震的震源位置，主要用于水力压裂裂缝的监测和油气田动态监测等领域。钻井过程中，钻头破碎井底岩石时会产生微地震波，井下钻具工作过程中，内部结构之间以及钻具与井壁间会发生撞击，也会产生微地震波；此外，根据监测需要，可以专门在井内下放能产生微地震波的装置。
目前，能源资源的勘查开发正在向更深部发展，钻井的深度、地层的温度和井身轨迹的复杂程度不断提高，丛式井、多分支井、小间距井等各种特殊类型井逐步增多，对井身轨迹的控制和井间防碰的要求越来越高，亟需一种能够快速准确及时获取钻井趋势和轨迹的监测方法，以满足钻井工程的需求。
发明内容
本发明为了克服现有钻井轨迹测量技术存在的缺陷，而提供一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法。
本发明所述的一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，针对正钻井和已钻井有两种不同的技术方案。
在正钻井中，测量方法包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置，所述的微地震监测装置的数量不少于3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置；
步骤三：启动钻井设备，钻机通过钻杆带动钻头开始从井口向下钻进，微地震监测装置监测钻头产生的微地震信号并定位开钻微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对钻井过程进行微地震监测，获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取钻头空间位置的连续参数；
步骤五：将微地震监测装置获取的钻头连续空间位置参数综合，确定钻头钻进过程中的连续空间位置，即为正钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
在已钻井中，测量方法包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置，所述的微地震监测装置的数量不少于3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置；
步骤三：将震动发生装置固定在线缆端头，通过绞车释放线缆，将震动发生装置由井口下放到井内，在下放过程中，震动发生装置持续产生震动，微地震监测装置监测震动发生装置震动产生的微地震信号并定位微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对震动发生装置下放过程进行微地震监测，直到震动发生装置下放至井底，微地震监测装置获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取震动发生装置下放过程的连续的空间位置参数；
步骤五：将微地震监测装置获取的取震动发生装置连续空间位置参数综合，确定震动发生装置下放过程中的连续空间位置，即为已钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
上述两种方法中的步骤四中，分别采用波形相似法和双差定位法进行微地震事件的筛选和精确定位。
上述两种方法中的步骤二中，以井口位置为原点，正北方向为X轴，正东方向为Y轴，垂直方向为Z轴，建立空间直角坐标系。
所述的井斜顶角为井内某待测点与井口之间的连线与井口垂线之间的夹角；所述的井斜方位角为井内某待测点与井口之间连线的水平投影线与正北方向的夹角。
本发明的工作原理：
在正钻井中，该方法根据钻头破碎岩石时振动，在地层内产生连续微地震的特点，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻头的空间位置，根据监测连续的钻头位置信息形成正钻井轨迹，获得正钻井在不同深度的顶角和方位角；在已钻井中，该方法根据专门下放的震动发生装置在井内不同深度产生振动制造微地震，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻井某深度的空间位置，根据监测连续的微地震事件空间位置信息形成已钻井轨迹，获得已钻井在不同深度的顶角和方位角。
本发明的有益效果：
本发明为基于微地震技术和钻井特点的一种钻井轨迹测量新思路，是一种非接触式测量方法，不受钻井深度、地层温度、岩性的限至，对钻井工艺和井下钻具结构不产生任何干扰，有效避免了现有技术受限于钻井深度和地层温度的缺点，可用于地质钻井、油气钻井、地热钻井以及干热岩钻井工程中。
附图说明
图1为本发明在正钻井中采用微地震技术进行钻井轨迹测量的工作示意图。
图2为本发明在已钻井中采用微地震技术进行钻井轨迹测量的工作示意图。
图3为本发明所测钻井顶角和方位角的原理示意图。
1、微地震监测装置 2、钻机 3、钻杆 4、钻头 5、震动发生装置
6、线缆 7、绞车。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示：
本发明所述的一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，针对正钻井和已钻井有两种不同的技术方案。
在正钻井中，测量方法包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置1，所述的微地震监测装置1的数量为3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置1，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置1；
步骤三：启动钻井设备，钻机2通过钻杆3带动钻头4开始从井口向下钻进，微地震监测装置1监测钻头4产生的微地震信号并定位开钻微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对钻井过程进行微地震监测，获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取钻头4连续的空间位置参数；
步骤五：将微地震监测装置1获取的钻头4连续空间位置参数综合，确定钻头4钻进过程中的连续空间位置，即为正钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
在已钻井中，测量方法包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置1，所述的微地震监测装置1的数量为3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置1，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置1；
步骤三：将震动发生装置5固定在线缆6端头，通过绞车7释放线缆6，将震动发生装置5由井口下放到井内，在下放过程中，震动发生装置5持续产生震动，微地震监测装置1监测震动发生装置5震动产生的微地震信号并定位微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对震动发生装置5下放过程进行微地震监测，直到震动发生装置5下放至井底，微地震监测装置1获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取震动发生装置5下放过程的连续的空间位置参数；
步骤五：将微地震监测装置1获取的取震动发生装置5连续空间位置参数综合，确定震动发生装置5下放过程中的连续空间位置，即为已钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
上述两种方法中的步骤四中，分别采用波形相似法和双差定位法进行微地震事件的筛选和精确定位。
上述两种方法中的步骤二中，以井口位置为原点，正北方向为X轴，正东方向为Y轴，垂直方向为Z轴，建立空间直角坐标系。
本发明的工作原理：
请参阅图1至图3所示：在正钻井中，该方法根据钻头破碎岩石时振动，在地层内产生连续微地震的特点，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻头4的空间位置，根据监测连续的钻头4位置信息形成正钻井轨迹，获得正钻井在不同深度的顶角和方位角；在已钻井中，该方法根据专门下放的震动发生装置5在井内不同深度产生振动制造微地震，采用微地震技术定位微地震事件的空间位置，从而掌握钻井某深度的空间位置，根据监测连续的微地震事件空间位置信息形成已钻井轨迹，获得已钻井在不同深度的顶角和方位角。
Claims (4)
1.一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，其特征在于：在正钻井中，包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置，所述的微地震监测装置(1)的数量不少于3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置(1)，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置(1)；
步骤三：启动钻井设备，钻机(2)通过钻杆(3)带动钻头(4)开始从井口向下钻进，微地震监测装置(1)监测钻头(4)产生的微地震信号并定位开钻微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对钻井过程进行微地震监测，获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取钻头(4)空间位置的连续参数；
步骤五、将微地震监测装置(1)获取的钻头(4)连续空间位置参数综合，确定钻头(4)钻进过程中的连续空间位置，即为正钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
2.一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，其特征在于：在已钻井中，包括以下步骤：
步骤一：以井口为中心，以钻井设计深度为半径，布设钻井轨迹微地震监测装置(1)，所述的微地震监测装置(1)的数量不少于3个；
步骤二：获取钻井井口位置参数，确定井口位置坐标，将井口坐标信息输入微地震监测装置(1)，以该位置为参考建立坐标系，启动微地震监测装置(1)；
步骤三：将震动发生装置(5)固定在线缆(6)端头，通过绞车(7)释放线缆(6)，将震动发生装置(5)由井口下放到井内，在下放过程中，震动发生装置(5)持续产生震动，微地震监测装置(1)监测震动发生装置(5)震动产生的微地震信号并定位微地震事件，根据井口实测坐标进行微地震信号坐标进行误差校正；
步骤四：持续对震动发生装置(5)下放过程进行微地震监测，直到震动发生装置(5)下放至井底，微地震监测装置(1)获取连续的微地震信号，筛选和精确定位微地震事件，获取震动发生装置(5)下放过程的连续的空间位置参数；
步骤五：将微地震监测装置(1)获取的取震动发生装置连续空间位置参数综合，确定震动发生装置(5)下放过程中的连续空间位置，即为已钻井的钻井轨迹，根据连续空间位置确定钻井在特定深度的井斜顶角和井斜方位角数据。
3.根据权利要求1或2所述的任意一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，其特征在于：所述的步骤四中，分别采用波形相似法和双差定位法进行微地震事件的筛选和精确定位。
4.根据权利要求1或2所述的任意一种基于微地震技术的钻井轨迹测量方法，其特征在于：所述的步骤二中，以井口位置为原点，正北方向为X轴，正东方向为Y轴，垂直方向为Z轴，建立空间直角坐标系。
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