CN110656886B - 一种水平井着陆段地质导向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平井着陆段地质导向方法。主要解决了现有目的层海拔深度无法准确预测的条件下不能使造斜段更平稳着陆的问题。其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定目的层的顶面上界、顶面下界及目的层的厚度，建立剖面图；步骤2：确定着陆段起点A的位置为井眼轨迹与目的层的顶面上界的交点，确定井眼轨迹在着陆段起点A位置的着陆夹角；步骤3：在着陆段起点A位置按步骤二设置的着陆夹角稳斜向前钻进，同时，实时分析随钻数据；确定井眼轨迹与目的层顶面的交点为着陆点B，在井眼轨迹BC段增斜钻进，直到井眼轨迹达到首靶点C，且，井斜角与地层倾角一致。该方法能够使水平井井眼轨迹平稳的从造斜段过渡到水平段。

Description

一种水平井着陆段地质导向方法

技术领域

本发明涉及油田钻井勘探开发技术领域，尤其涉及一种水平井着陆段地质导向方法。

背景技术

在现有水平井地质导向技术中，通常将直井段以下的水平井轨迹分为造斜段和水平段，在从造斜段到水平段的衔接过程中，需要以靶点为目标，逐渐调整井眼轨迹的角度，使井眼轨迹钻穿靶点并保证井斜角与地层倾角一致，即着陆控制，实现软着陆。然而，地下地质情况复杂，通过邻井对比和\或其它方法预测的目的层，依然与实际地下地质条件存在或多或少的误差，即，在现有技术条件下，目的层的海拔深度无法准确预测，导致靶点实际位置存在或上或下的误差，进而导致井眼轨迹较难实现软着陆。所以，发明一种地质导向方法，使水平井井眼轨迹平稳的从造斜段过渡到水平段，是时之所需。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的现有目的层海拔深度无法准确预测的条件下不能使造斜段更平稳着陆的问题，而提供一种水平井着陆段地质导向方法。该水平井着陆段地质导向方法能够使水平井井眼轨迹平稳的从造斜段过渡到水平段。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种水平井着陆段地质导向方法，包括以下步骤：

步骤A0：在水平段与造斜段之间设置着陆段，着陆段起点连接造斜段终点，着陆段终点连接水平段起点；

步骤A1：确定目的层的顶面上界，确定目的层的顶面下界，确定目的井目的层的厚度；建立剖面图；

步骤A2：确定着陆段起点A的位置为井眼轨迹与目的层的顶面上界的交点，确定井眼轨迹在着陆段起点A位置的着陆夹角，确定AB段为稳斜钻进且AB段的长度是可变的，设置着陆点B的位置，设置首靶点C的位置，确定BC段增斜钻进，且，当井眼轨迹达到C点时，井斜角与地层倾角一致；将井眼轨迹标注在剖面图上；

步骤A3：在着陆段起点A位置按步骤二设置的着陆夹角稳斜向前钻进，同时，实时分析随钻数据；当实时随钻数据显示、确定钻遇到目的层顶面，确定井眼轨迹与目的层顶面的交点为着陆点B，按步骤A2的设置在井眼轨迹BC段增斜钻进，直到井眼轨迹达到首靶点C，且，井斜角与地层倾角一致。

所述步骤A1中目的井目的层顶面上界，顶面下界的具体操作方法为：采用邻井对比法推算目的井目的层顶面深度，且，对比井的数量为两口或者以上；将目的井地质剖面与各对比井的地质剖面对应，建立一个或者以上标志层，以目的层上最近的一个标志层推算出目的井目的层顶面的深度；其中，最小的目的井目的层顶面深度为目的井目的层的顶面上界，最大的目的井目的层顶面深度为目的井目的层的顶面下界。

所述步骤A1中目的井目的层的厚度的确定方法：基于各对比井目的层的厚度，通过地质建模，拟合目的井目的层的厚度。

所述步骤A2中，井眼轨迹在BC段按固定的造斜率增斜钻进。

所述步骤A3中实钻如果没有达到步骤A2的要求，即在BC段，当井眼轨迹达到设置入靶深度，井斜角依然小于地层倾角时，采用的补救方法为继续增斜钻进，直到井斜角大于地层倾角，然后降斜钻进，以使井眼轨迹达到首靶点C位置，且，井斜角与地层倾角一致。

所述步骤A3实时分析随钻数据包括随钻测井数据，对比井及对比井与目的井随钻测井数据对应的测井数据，对比井的数量为两口或者以上；

所述步骤A3实时分析随钻数据还包括随钻岩屑录井数据和\或随钻气测录井数据；在实钻中，位于井眼轨迹AB段时，可以停钻循环，等待井底岩屑和\或气测返出。

所述步骤A2中着陆夹角计算公式为，

α≤arccos(1-2π•D•K/360)

式中，α是着陆夹角，π是圆周率，arccos是反余弦函数，D是目的层的厚度，K是造斜率。所述造斜率留有余量。造斜率由定向井工程师根据造斜工具造斜能力和本区地质特征确定，但在实际钻井中，设置的造斜率稍小于最大允许的造斜率，即留有余量，以规避风险，保证工程顺利进行。

可以看出，在造斜率K固定时，着陆夹角α与目的层的厚度D正相关。厚度越大，着陆夹角可选择的范围越大，采用α≤90-arccos(2π•D•K/360)确定着陆段起点A的着陆夹角，选择一个小的着陆夹角，好处是井眼轨迹更平滑，但会浪费水平段。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：

1）本方案通过确定目的层顶面向上误差的上界和向下误差的下界，在井眼轨迹上目的层的顶面上界位置起设置一个稳斜钻进段，稳斜钻进段的长度可变以应对目的层顶面误差，并在实钻中而不是预先确定目的层顶面准确位置，从而实现无论目的层出现向下滞后误差还是出现向上提前误差都可以平稳着陆。

2）通过两口或以上对比井确定目的层顶面向上误差的上界和向下误差的下界，从而明确了误差的范围。

3）基于目的层厚度、造斜率确定适当的着陆夹角，即可满足井眼轨迹软着陆又可减少水平段损失。

4）通过实时分析随钻数据及时发现、确定井眼轨迹达到目的层，提高了地质导向的效果。

附图说明：

附图1是发明的流程示意图；

附图2是发明的实施例1目的层剖面示意图；

附图3是发明的实施例1邻井对比图；

附图4是发明的实施例2井斜角偏小处理方法剖面示意图。

图中，1-6、 标志层，10、目的层，12、顶面，14、顶面上界，16、顶面下界， 20、井眼轨迹，22、造斜段，24、着陆段，26、水平段，30、目的井，32、对比井一，34、对比井二，A 、着陆段起点，B、着陆点，C、首靶点 ，C1、首靶点位置但井斜偏低，C2、首靶点。

具体实施方式：

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。

一种水平井着陆段地质导向方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤A0：在水平段26与造斜段22之间设置着陆段24，着陆段24起点连接造斜段22终点，着陆段24终点连接水平段26起点，

步骤A1：确定目的层10的顶面上界14，确定目的层10的顶面下界16，确定目的井30目的层10的厚度；建立剖面图；

步骤A2：确定着陆段24起点A的位置为井眼轨迹20与目的层10的顶面上界14的交点，确定井眼轨迹20在着陆段24起点A位置的着陆夹角，确定AB段为稳斜钻进且AB段的长度是可变的，设置着陆点B的位置，设置首靶点C的位置，确定BC段增斜钻进，且，当井眼轨迹20达到C点时，井斜角与地层倾角一致；将井眼轨迹20标注在剖面图上；

步骤A3：在着陆段24起点A位置按步骤二设置的着陆夹角稳斜向前钻进，同时，实时分析随钻数据；当实时随钻数据显示、确定钻遇到目的层10顶面12，确定井眼轨迹20与目的层10顶面12的交点为着陆点B，按步骤A2的设置在井眼轨迹20BC段增斜钻进，直到井眼轨迹20达到首靶点C，且，井斜角与地层倾角一致。

所述步骤A1中目的井目的层顶面上界，顶面下界的具体操作方法为：采用邻井对比法推算目的井目的层顶面深度，将目的井地质剖面与各对比井的地质剖面对应，建立一个或者以上标志层，以目的层上最近的一个标志层推算出目的井目的层顶面的深度；其中，最小的目的井目的层顶面深度为目的井目的层的顶面上界，最大的目的井目的层顶面深度为目的井目的层的顶面下界。

所述步骤A1中目的井目的层的厚度的确定方法：基于各对比井目的层的厚度，通过地质建模，拟合目的井目的层的厚度。

所述步骤A2中，井眼轨迹在BC段按固定的造斜率增斜钻进。

所述步骤A3中实钻如果没有达到步骤A2的要求，即在BC段，当井眼轨迹达到设置入靶深度，井斜角依然小于地层倾角时，采用的补救方法为继续增斜钻进，直到井斜角大于地层倾角，然后降斜钻进，以使井眼轨迹达到首靶点C位置，且，井斜角与地层倾角一致。

所述步骤A3实时分析随钻数据包括随钻测井数据，对比井及对比井与目的井随钻测井数据对应的测井数据，对比井的数量为两口或者以上；

所述步骤A3实时分析随钻数据还包括随钻岩屑录井数据和\或随钻气测录井数据；在实钻中，位于井眼轨迹AB段时，可以停钻循环，等待井底岩屑和\或气测返出。

所述步骤A2中着陆夹角计算公式为，α≤arccos(1-2π•D•K/360)

式中，α是着陆夹角，π是圆周率，arccos是反余弦函数，D是目的层的厚度，K是造斜率。所述造斜率留有余量。

可以看出，在造斜率K固定时，着陆夹角α与目的层的厚度D正相关。

实施例1

如图2所示，本实施例描述了某水平井采用本申请方案所述水平井着陆段地质导向方法指导着陆的实施过程。

该井预测着陆点海拔深度-1541.4米，首靶点海拔深度-1542.8米，地层下倾1.2度；根据地质模型，确定该水平井的目的层厚度为2米；用于对比的邻井两口，即对比井一和对比井二，测井数据包括GR曲线、LLD曲线；目的井已钻至测深1979米，海拔深度为-1527.2米。如图3所示，描述了目的井30与两口邻井作邻井对比的剖面，对比井一32位于左边，对比井二34位于右边，目的井30位于中间，目的井30的深度标尺与对比井的深度标尺对应，都采用海拔深度SSTVD方式；目的井30与对比井采用相同的比例尺。目的井30随钻测井数据包括随钻GR曲线、随钻LLD曲线，对比井对应的测井数据包括GR曲线、LLD曲线。

步骤A1，如图3所示，对目的井与两口邻井作邻井对比自上到下建立了6个标志层，其中，标志层1-4位于目的井已钻井段，从而确定了目的井与两口对比井之间的匹配关系，标志层4是目的层10之上最近的一个标志层，标志层5就是目的层10顶面12，标志层6就是目的层10底面；目的井30已钻过标志层4但还没有达到标志层5，而标志层5正是目的层10顶面12，所以，地质导向需要以标志层5推算目的井目的层10顶面12。从图3可以看出，以对比井二34推算的对比厚度较小，由此推算的目的井30目的层10的顶面12是顶面上界14；而以对比井一32推算的对比厚度较大，由此推算的目的井30目的层10的顶面12是顶面下界16；所以，以对比井二34推算出目的井的顶面上界的海拔深度为-1541.1米，以对比井一32推算出目的井的顶面下界的海拔深度为-1549.8米。建立剖面图，目的层剖面示意图如图1所示，描述了沿井眼轨迹20的目的层10剖面，目的层10的顶面上界14与目的层10的顶面下界16之间有一段空间和距离，目的层10的顶面12被限制在顶面上界14与顶面下界16之间；又因为目的层10的顶面12是目的层10的一部分，进而也部分的限制了目的层10的深度，从而部分的确定了目的层10的位置。

步骤A2，确定着陆段起点A的位置为井眼轨迹与目的层的顶面上界的交点，海拔深度为-1541.1米，根据着陆夹角计算公式：α≤90-arccos(2π•D•K/360) =4.1度，确定井眼轨迹在着陆段起点A位置的着陆夹角为4度。将井眼轨迹20标注在到剖面图上，如图1所示，井眼轨迹20分为造斜段22、着陆段24、水平段26三部分；着陆段24起点A之前是造斜段22，着陆段24起点A与首靶点C之间是着陆段24，首靶点C之后是水平段26；着陆段24起点A也是造斜段22的终点，还是井眼轨迹20与目的层10的顶面上界14的交点。

步骤A3，基于步骤A1、A2的规划指导钻进，并实时判断是否达到着陆点B；最终，在海拔深度-1544.7米达到着陆点B，然后增斜钻进，在海拔深度-1546.2米达到首靶点C，且，井斜角与地层倾角一致，为下倾1.2度。从而顺利完成了着陆段地质导向任务。在本实施例中，实钻着陆点B比设计着陆点B海拔深度滞后3.3米，实钻首靶点C比设计首靶点C海拔深度相差3.4米，正是通过本申请所述技术方案，使水平井井眼轨迹平稳着陆，进入水平段。

实施例2

本实施例是针对在BC段，当井眼轨迹20达到设置入靶深度，井斜角依然小于地层倾角的情况，采用的补救方法。本实施例描述了另一水平井采用本申请方案所述水平井着陆段地质导向方法指导着陆的实施过程。本实施例中，除了步骤A2和步骤A3中井眼轨迹在BC段的操作方法不同外，其它部分都是与实施例1操作方法相近的，可参照实施例1实施。

如图4所示，与图1相近，也描述了沿井眼轨迹20的目的层10剖面。不同的是，图4目的层10较薄例如厚度在1米或者以下，导致当井眼轨迹20达到设置入靶位置C1时，井斜角依然小于地层倾角；或者，因为工程原因例如实际造斜率没有达到设置要求，当井眼轨迹20达到设置的入靶位置C1时，井斜角依然小于地层倾角；在这种情况下，在BC段，当井眼轨迹20达到设置入靶位置C1时，井斜角依然小于地层倾角，可以继续增斜钻进，直到井斜角大于地层倾角，然后降斜钻进，以使井眼轨迹20达到首靶点C位置，且，井斜角与地层倾角一致。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和构件，相反，旨在涵盖包括在所附的权利要求书的主旨和范围之内的各种改型、特征结合、等效的装置以及等效的构件。此外，出现在附图中的各构件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各构件的尺寸可以与描绘在附图中的构件的尺寸不同。因此，本发明用于覆盖对本发明的改型和变形，只要它们均在所附的权利要求书和它们的等效方案的范围之内即可。

Claims (9)

1.一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A0：在水平段（26）与造斜段（22）之间设置着陆段（24），着陆段（24）起点连接造斜段（22）终点，着陆段（24）终点连接水平段（26）起点；

步骤A1：确定目的层（10）的顶面上界（14），确定目的层（10）的顶面下界（16），确定目的井（30）目的层（10）的厚度；建立剖面图；

所述确定目的井目的层（10）顶面上界（14）、顶面下界（16）的具体操作方法为：采用邻井对比法推算目的井（30）目的层（10）顶面（12）深度，且，对比井的数量为两口或者以上；将目的井（30）地质剖面与各对比井的地质剖面对应，建立一个或者以上标志层，以目的层（10）上最近的一个标志层推算出目的井（30）目的层（10）顶面（12）的深度；其中，最小的目的井（30）目的层（10）顶面（12）深度为目的井（30）目的层（10）的顶面上界（14），最大的目的井（30）目的层（10）顶面（12）深度为目的井（30）目的层（10）的顶面下界（16）；

步骤A2：确定着陆段（24）起点A的位置为井眼轨迹（20）与目的层（10）的顶面上界（14）的交点，确定井眼轨迹（20）在着陆段（24）起点A位置的着陆夹角，确定AB段为稳斜钻进且AB段的长度是可变的，设置着陆点B的位置，设置首靶点C的位置，确定BC段增斜钻进，且，当井眼轨迹（20）达到C点时，井斜角与地层倾角一致；将井眼轨迹（20）标注在剖面图上；

步骤A3：在着陆段（24）起点A位置按步骤A2 设置的着陆夹角稳斜向前钻进，同时，实时分析随钻数据；当实时随钻数据显示、确定钻遇到目的层（10）顶面（12）时，确定井眼轨迹（20）与目的层（10）顶面（12）的交点为着陆点B，按步骤A2的设置在井眼轨迹（20）BC段增斜钻进，直到井眼轨迹（20）达到首靶点C，且，井斜角与地层倾角一致。

2.根据权利要求1所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：所述步骤A1中目的井目的层（10）的厚度的确定方法：基于各对比井目的层（10）的厚度，通过地质建模，拟合目的井（30）目的层（10）的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：在步骤A2中，井眼轨迹（20）在BC段按固定的造斜率增斜钻进。

4.根据权利要求1所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：在步骤A3中实钻如果没有达到步骤A2的要求，即在BC段，当井眼轨迹（20）达到设置入靶深度，井斜角依然小于地层倾角时，采用的补救方法为继续增斜钻进，直到井斜角大于地层倾角，然后降斜钻进，以使井眼轨迹（20）达到首靶点C位置，且，井斜角与地层倾角一致。

5.根据权利要求1所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：所述步骤A3实时分析随钻数据包括随钻测井数据。

6.根据权利要求5所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：步骤A3实时分析随钻数据还包括随钻岩屑录井数据和/ 或随钻气测录井数据。

7.根据权利要求6所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：在实钻中，位于井眼轨迹（20）AB段时，可以停钻循环，等待井底岩屑和/ 或气测返出。

8.根据权利要求1所述的一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：在步骤A2中着陆夹角计算公式为，α≤arccos(1-2π•D•K/360)

式中，α是着陆夹角， D是目的层的厚度，K是造斜率。

9.根据权利要求3或8所述一种水平井着陆段地质导向方法，其特征在于：所述造斜率留有余量。

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