CN111691879A

CN111691879A - 一种地层可造斜性评价方法

Info

Publication number: CN111691879A
Application number: CN202010431703.5A
Authority: CN
Inventors: 赵宏宇; 兰洪波; 邹文浩; 于东升; 饶浩; 伍勤; 薛牟奇; 朱辉
Original assignee: China Oilfield Services Ltd
Current assignee: China Oilfield Services Ltd
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: CN111691879B

Abstract

本申请实施例提供了一种地层可造斜性评价方法，评价方法包括以下步骤：在钻井中下入推靠式旋转导向仪器；推靠式旋转导向仪器的导向翼肋动作以推靠井壁，使钻头按照预定方位偏置实现导向钻进；监测推靠式旋转导向仪器钻进时仪器外壁对导向翼肋的反作用力；根据监测得到的反作用力数值，判断地层的可造斜性。本申请实施例提供的一种地层可造斜性评价方法，可方便快捷地测量并评价地层的可造斜性，便于后续钻井工作。

Description

一种地层可造斜性评价方法

技术领域

本申请涉及但不限于钻井地层测试领域，特别是一种地层可造斜性评价方法。

背景技术

旋转导向钻井系统是当今石油定向井工程领域最重要的前沿装备之一，集机、电、液、信息和控制技术于一体，在近钻头端与随钻测量系统(MWD)或随钻测井系统(LWD)配合完成导向钻井，是实现石油钻井向数字化、信息化、自动化方向发展的核心技术和重要装备，可广泛应用于陆地和海洋环境下的超深井、水平井、大位移井、分支井等特殊钻井工艺的导向作业。其中，推靠式旋转导向钻井系统由发电模块、电力传输模块、机械及执行单元、液压系统、测量系统等构成，在钻井过程中，泥浆提供动力，带动发电机发电，供给整个导向系统，由主控制器向每个导向翼肋的电机泵液压系统发送指令，电机泵液压系统接受到指令后控制导向翼肋伸出或收回,分别以不同的力去推靠井壁，井壁以同样大的力反作用于仪器，从而推靠钻头按照预定的方位偏置实现导向钻进。

而在实际操作中，由于地层因素，导致仪器受力与计算结果存在较大偏差，无法准确判断该地层的可造斜性。

发明内容

为解决上述问题至少之一，本申请提供了一种地层可造斜性评价方法，可方便快捷地测量并评价地层的可造斜性，便于后续钻井工作。

本申请提供了一种地层可造斜性评价方法，评价方法包括以下步骤：

在钻井中下入推靠式旋转导向仪器；

推靠式旋转导向仪器的导向翼肋动作以推靠井壁，使钻头按照预定方位偏置实现导向钻进；

监测推靠式旋转导向仪器钻进时仪器外壁对导向翼肋的反作用力；

根据监测得到的反作用力数值，判断地层的可造斜性。

相比于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供的地层可造斜性评价方法，可方便快捷的对地层的可造斜性进行测试并评价，便于后续其他钻井工作。该评价方法简单可靠，实际应用中无需对现有推靠式旋转导向仪器做大范围的改动，即可实现对导向力的实际检测及对地层可造斜性的科学评价，进而指导推靠式旋转导向仪器进行定向钻井作业，避免因地层原因而导致的作业失败。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例所述的地层可造斜性评价方法的流程示意图；

图2为本申请实施例所述的压力传感器的安装位置示意图；

图3为本申请实施例所述的推靠式旋转导向仪器上导向翼肋设置位置的示意图(俯视图)。

图示说明：

1-导向仪器本体，2-导向翼肋，21-台阶，3-仪器外壁。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

推靠式旋转导向钻井系统在定向钻井过程中，现场工程师是根据旋转导向仪器在地层中造斜的效果(井斜的变化)，来修正液压系统的压力，从而修正导向合力来实现对造斜效果的控制。但是由于地层存在软硬等不同特性，地层对推靠翼肋的反作用力不一定是100％(即地层对推靠翼肋的反作用力不一定等于推靠力)，有可能由于地层软，推靠翼肋会陷入地层，翼肋实际作用在地层上的推靠力会小于液压系统计算出的推靠力，实际导向合力与计算导向合力会存在很大偏差，这对控制造斜效果有不利的影响。由于推靠式旋转导向仪器是靠多个液压推靠翼肋推靠地层的反作用力的合力来进行导向钻井，当碰到软地层时，反作用力会低于计算推靠力，这时旋转导向仪器可能就不适合在软地层中进行定向钻井作业。

目前没有一个简单的方法可用来评价地层软硬程度(是否适合造斜)，是否适合推靠式旋转导向仪器应用，如果盲目使用推靠式旋转导向仪器进行定向钻井作业，可能会因为地层原因导致作业失败。

本申请实施例提供了一种地层可造斜性评价方法，如图1所示，评价方法包括以下步骤：在钻井中下入推靠式旋转导向仪器；推靠式旋转导向仪器的导向翼肋2动作以推靠井壁，使钻头按照预定方位偏置实现导向钻进；监测推靠式旋转导向仪器钻进时仪器外壁3对导向翼肋2的反作用力；根据监测得到的反作用力数值，判断地层的可造斜性。

本申请实施例提供的一种地层可造斜性评价方法，其步骤包括：

在钻井中下入推靠式旋转导向仪器。先将推靠式旋转导向仪器准备就绪(推靠式旋转导向仪器包括导向仪器本体1和安装在导向仪器本体1上的导向翼肋2)，并下入钻井中，用于后续测量评价等工作。

推靠式旋转导向仪器的导向翼肋2动作以推靠井壁，使钻头按照预定方位偏置实现导向钻进。在指定位置，使推靠式旋转导向仪器的导向翼肋2伸出或缩回，使导向翼肋2推靠井壁，调整钻头角度，使钻头按预设方位偏置实现导向钻进。

监测推靠式旋转导向仪器钻进时仪器外壁3对导向翼肋2的反作用力。可通过加设仪器、传感器等构件测量出钻进时仪器外壁3对导向翼肋2的反作用力。

根据监测得到的反作用力数值，判断地层的可造斜性。根据监测得到的反作用力数值，同时可辅助结合相关地质参数计算出地层的软硬程度，从而评价地层是否适合推靠式旋转导向仪器造斜。

在实际操作中，当反作用力数值等于0时，可判断地层为硬质地层，适合推靠式旋转导向仪器造斜；当反作用力数值不等于0时，判断地层为软质地层，不适合推靠式旋转导向仪器造斜。

在一示例性实施例中，通过在推靠式旋转导向仪器上设置压力传感器，以监测仪器钻进时仪器外壁3对导向翼肋2的反作用力。

通过设置压力传感器，用来测量仪器外壁3对导向翼肋2的反作用力，并根据反作用力的数值评价地层是否适合推靠式旋转导向仪器造斜。设置压力传感器方式简单，操作成本低。

其中，如图2所示，压力传感器设置在所述导向翼肋2的台阶21与仪器外壁3(导向单元本体)之间，并固定在仪器外壁3的内侧壁面上(即仪器外壁3的与导向翼肋2的台阶21的接触面上)，以便测量仪器外壁3对导向翼肋2的台阶21的反作用力。为了使图示更加清晰，图2中未示出推靠式旋转导向仪器内部的其他结构。

具体地，如图3所示，推靠式旋转导向仪器上的导向翼肋2的数量为3个，在每个导向翼肋2均连接有压力传感器。每个导向翼肋2上连接的压力传感器，分别测量其所在的导向翼肋2处的仪器外壁3对导向翼肋2的台阶21的反作用力。

其中，每个导向翼肋2连接有2个压力传感器，2个压力传感器设置在推靠式旋转导向仪器的同一横截面上(即，2个压力传感器位于仪器的同一高度上)。

在一个导向翼肋2上设置2个压力传感器，可大大提高测量过程中的准确性，既可以2个压力传感器的数值对照进行相互校正，也可以在其中一个压力传感器损坏的情况下，另一个压力传感器继续工作。

在一示例性实施例中，压力传感器为力学应变片。

压力传感器可选用力学应变片，其厚度小于1mm，在测量过程中，可避免自身厚度对测量结果的影响。

以下对照附图对本申请实施例中的评价方法进行进一步解释说明：

推靠力：f_i＝A*p_i，i＝1,2,3(对应三个导向翼肋)，

F＝f₁+f₂+f₃(矢量和)

导向力方向：

导向力幅值：

由上述分析可知：

1)由于推靠式旋转导向仪器是靠3个液压推靠翼肋推靠地层的反作用力的合力来进行导向钻井，当碰到软地层时，反作用力会低于计算推靠力，这时旋转导向仪器就不适合在软地层中进行定向钻井作业。

2)在软质地层中，翼肋伸出到终止位置时将推靠到仪器自身外壁。此时翼肋所受的作用力F(计算推靠力)为地层对翼肋的反作用力F₁及仪器外壁对翼肋的反作用力F₂的合力。即：F＝F₁+F₂，由上式可得：F₁＜F。

本申请实施例中，通过在导向翼肋台阶与仪器外壁(导向单元本体)之间设置压力传感器，从而测量出仪器外壁对翼肋的反作用力F₂的数值，辅助结合相关地质参数计算出地层的软硬程度，从而评价地层是否适合推靠式旋转导向仪器造斜。

本申请实施例提供的评价方法简单可靠，不需要对原有推靠式旋转导向仪器做大范围的改动，只需要在指定位置安装压力传感器(例如：力学应变片)并接入主控电路，即可实现对导向力的实际检测及对地层可造斜性的科学评价，进而指导推靠式旋转导向仪器进行定向钻井作业，避免因地层原因而导致的作业失败。

在本申请中的描述中，需要说明的是，术语“多个”是指两个或更多个，“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的技术方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims

1.一种地层可造斜性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

在钻井中下入推靠式旋转导向仪器；

根据监测得到的反作用力数值，判断地层的可造斜性。

2.根据权利要求1所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，当反作用力数值等于0时，判断地层为硬质地层，适合推靠式旋转导向仪器造斜；

当反作用力数值不等于0时，判断地层为软质地层，不适合推靠式旋转导向仪器造斜。

3.根据权利要求1所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，通过在所述推靠式旋转导向仪器上设置压力传感器，以监测仪器钻进时仪器外壁对导向翼肋的反作用力。

4.根据权利要求3所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，推靠式旋转导向仪器上的导向翼肋的数量为3个，每个导向翼肋均连接有所述压力传感器。

5.根据权利要求3所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，每个导向翼肋连接有2个压力传感器。

6.根据权利要求5所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，2个压力传感器设置在推靠式旋转导向仪器的同一横截面上。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，所述压力传感器设置在所述导向翼肋的台阶与仪器外壁之间。

8.根据权利要求7所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，所述压力传感器设置在所述仪器外壁的与所述导向翼肋的台阶的接触面上。

9.根据权利要求3至6中任意一项所述的地层可造斜性评价方法，其特征在于，所述压力传感器为力学应变片。