CN111980658A - 钻进方法及钻进系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钻进方法及钻进系统，属于油气勘探开发领域。所述方法包括：在油储层的多个层位钻成多口水平井。其中，每个层位钻成有至少两口水平段平行的水平井。在同一层位内，每两口相邻的水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数。在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。采用压裂工艺，通过多口水平井采集油储层中的石油。通过上述方式采集石油时，提升了采集石油的效率。

Description

钻进方法及钻进系统

技术领域

本申请涉及油气勘探开发领域，特别涉及一种钻进方法及钻进系统。

背景技术

页岩油指页岩层系中所含的石油资源，通常赋存于地下4000m左右。通常采用水平井结合压裂工艺的方式，对页岩油进行采集。

通过水平井采集页岩油时，需要依赖人工经验确定井网，以基于确定出的井网钻成井筒采集石油，但是井网中水平井布置过密，会受到压裂工艺的影响，导致石油采集的效率较低。

发明内容

本申请提供了一种钻进方法及钻进系统，可以提升采集石油的效率。所述技术方案如下：

根据本申请的一方面，提供了一种钻进方法，所述方法包括：

在油储层的多个层位钻成多口水平井；其中，每个所述层位钻成有至少两口水平段平行的所述水平井，在同一所述层位内，每两口相邻的所述水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数；在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位中的所述水平井错开；

采用压裂工艺，通过所述多口水平井采集所述油储层中的石油。

可选地，在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位的距离大于设定裂缝的高度。

可选地，所述指定倍数为2倍。

可选地，所述在油储层的多个层位钻成多口水平井，包括：

按照所述层位由深到浅的顺序在所述油储层的所述多个层位钻成所述多口水平井。

可选地，在同一所述层位内，所述水平井等间距排布。

可选地，所述按照所述层位由深到浅的顺序在所述油储层的所述多个层位钻成所述多口水平井，包括：

对于每个所述层位，在所述层位中部署地质靶点；

按照距离所述地质靶点由远到近的顺序，在所述层位中钻成所述至少两口水平段平行的所述水平井。

可选地，每个所述层位钻成的所述水平井的所述水平段垂直于最大水平应力方向。

可选地，所述多口水平井为丛式井。

可选地，所述油储层为页岩油储层。

可选地，所述压裂工艺为水平井分段多簇压裂工艺。

根据本申请的另一方面，提供了一种钻进系统，所述系统包括：

钻井设备，用于在油储层的多个层位钻成多口水平井；其中，每个所述层位钻成有至少两口水平段平行的所述水平井，在同一所述层位内，每两口相邻的所述水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数；在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位中的所述水平井错开；

压裂设备，用于采用压裂工艺，通过所述多口水平井采集所述油储层中的石油。

可选地，在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位的距离大于设定裂缝的高度。

可选地，所述指定倍数为2倍。

可选地，所述钻井设备，用于：

按照所述层位由深到浅的顺序在所述油储层的所述多个层位钻成所述多口水平井。

可选地，在同一所述层位内，所述水平井等间距排布。

可选地，所述钻井设备，用于：

对于每个所述层位，在所述层位中部署地质靶点；

按照距离所述地质靶点由远到近的顺序，在所述层位中钻成所述至少两口水平段平行的所述水平井。

可选地，每个所述层位钻成的所述水平井的所述水平段垂直于最大水平应力方向。

可选地，所述多口水平井为丛式井。

可选地，所述油储层为页岩油储层。

可选地，所述压裂工艺为水平井分段多簇压裂工艺。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过在油储层的多个层位钻成多口水平井。同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。通过上述方式采集石油时，避免水平井布置过密，降低压裂工艺对井网的影响，从而提升了采集石油的效率。并且能够保证采用压裂工艺在水平井中采集石油时，相近的两口水平井之间不会因为裂缝的延伸出现地下压力紊乱的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种钻进方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种钻进方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的水平井的水平段的垂直剖面示意图；

图4是本申请实施例提供的水平井的水平段的水平投影示意图；

图5是本申请实施例提供的在油储层的多个层位钻成多口水平井的实现过程的示意图；

图6是本申请实施例提供的按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻成多口水平井的实现过程的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种钻进系统的结构示意图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

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，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

为便于对本申请实施例提供的方法的理解，首先对本申请实施例中涉及的名词进行介绍：

油储层：油储层指积聚着石油的地层。构成油储层的岩石主要为砂岩、砾岩和碳酸盐岩。

水平井：水平井指最大井斜角达到或接近90°(一般不小于86°)，并在地层中维持一定长度的水平井段的特殊井。

井网：井网指在石油开发过程中，采集石油的油井的分布方式。井网是油藏开发方案中的重要环节，其关系到油田开发效率、最终采收率以及油田开发的经济效益。

压裂：压裂指采集石油过程中，利用水力或高能气体的作用，使油储层形成裂缝的一种方法。压裂是人为地使地层产生裂缝，从而改善石油在地下的流动环境，使油井产量增加。

裂缝的缝长：裂缝的缝长指通过压裂工艺在水平井内形成的裂缝，在水平方向上延伸的长度。

裂缝的高度：裂缝的高度指通过压裂工艺在水平井内形成的裂缝，在竖直方向上延伸的长度。

本申请实施例提供了一种钻进系统，包括：计算机设备(也称上位机)、钻井设备和压裂设备，该计算机设备用于控制钻井设备进行钻井，控制压裂设备对油储层进行改造，从实现通过水平井采集石油。图1是本申请实施例提供的一种钻进方法的流程示意图，该方法可以由该钻进系统执行。如图1所示，该方法包括：

步骤101、在油储层的多个层位钻成多口水平井。

其中，每个层位钻成有至少两口水平段平行的水平井。该层位用于指示水平井的水平段在油储层所在的地层中的水平位置。该水平段指水平井的全部井段中接近水平的井段。在同一层位(即同一水平方向)内，每两口相邻的水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数。在多个层位的排布方向(即竖直方向)上，每两个相邻层位中的水平井错开。

计算机设备通过控制钻井设备，在油储层的多个层位中钻进得到上述多口水平井钻成的井网。示例地，该钻井设备包括动力驱动设备、起升系统设备、旋转系统设备、钻井液循环系统设备、控制系统设备，以及导向钻具等。

步骤102、采用压裂工艺，通过多口水平井采集油储层中的石油。

计算机设备可以控制压裂设备采用压裂工艺来改造水平井所在的油储层，从而实现通过水平井来采集石油，能够提升油储层的渗透率，从而增强水平井的排油能力，提高油井产量。

综上所述，本申请实施例提供的钻进方法，在油储层的多个层位钻成多口水平井。同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。通过上述方式采集石油时，避免水平井布置过密，降低压裂工艺对井网的影响，从而提升了采集石油的效率。

目前，通过多口水平井采集石油时，随着井深增加，井下温度及压力都将大幅上升。由于地层的非均质性，通过压裂形成的裂缝的延伸方向和长度具有不确定性，可能导致某一水平井内的裂缝延伸至另一水平井或另一水平井内的裂缝中。从而出现压窜的现象，造成地下压力系统紊乱。会导致井下工况条件的复杂度提升，使得新油井在钻井过程中出现水侵、溢流、井塌以及卡钻等问题，从而会导致油井的井筒质量无法保证。同时由于水平井之间的间距不足，受采集石油时对油储层进行压裂的影响，会出现地层滑动从而导致油井的套管损坏或发生形变。

本申请实施例提供的钻进方法，由于同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。在采用压裂工艺在水平井中采集石油时，能够避免相近的两口水平井之间因为裂缝的延伸出现地下压力系统紊乱的问题。

图2是本申请实施例提供的另一种钻进方法的流程示意图。该方法可以用于计算机设备。如图2所示，该方法包括：

步骤201、获取油储层的多个层位。

可选地，计算机设备能够根据探井获取到的储油层中的层位的信息，确定出油储层的多个层位。探井为用于实现地质调查的一种方法。示例地，图3是本申请实施例提供的水平井的水平段的垂直剖面示意图。如图3所示，储油层包括3个层位，分别为第一层位101、第二层位102以及第三层位103。

步骤202、在油储层的多个层位钻成多口水平井。

其中，每个层位钻成有至少两口水平段平行的水平井。示例地，继续参照图3，在第一层位101中，存在第一水平井的水平段101a、第二水平井的水平段101b、第三水平井的水平段101c以及第四水平井的水平段101d。在第二层位102中，存在第五水平井的水平段102a、第六水平井的水平段102b、第七水平井的水平段102c以及第八水平井的水平段102d。在第三层位103中，存在第九水平井的水平段103a、第十水平井的水平段103b、第十一水平井的水平段103c以及第十二水平井的水平段103d。

在同一层位内，每两口相邻的水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数。计算机设备能够根据所采用的压裂工艺对应的施工方案确定该裂缝的逢长。可选地，该指定倍数为2倍。即每两口相邻的水平井的间距大于设定裂缝的缝长的2倍。如此能够保证该相邻的两口水平井在压裂时，产生的裂缝向水平方向的延伸不会进入另一口水平井内的裂缝中，即两口水平井之间不会由于裂缝的连通而出现地下压力系统紊乱。示例地，继续参照图3，设定裂缝的逢长为L，则第一水平井的水平段101a与第二水平井的水平段101b之间的间距大于2L。该指定的倍数能够为2倍以上的倍数。

在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。多个层位的排布方向即垂直每个层位的方向。每两个相邻层位中的水平井错开，能够降低水平井在压裂时，产生的裂缝向竖直方向的延伸进入上一层位的水平井或下一层位的水平井中的概率。示例地，继续参照图3，多个层位的排布方向即垂直于第一层位101、第二层位102或第三层位103的方向。第一层位101中的第一水平井的水平段101a和第二水平井的水平段101b与第二层位102中的第五水平井的水平段102a和第六水平井的水平段102b错开。

可选地，在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位的距离大于设定裂缝的高度。每两个相邻层位的距离大于设定裂缝的高度，并且每两个相邻层位中的水平井错开。能够避免相邻层位中的水平井在压裂时，产生的裂缝向竖直方向的延伸进入上一层位的水平井或下一层位的水平井中。示例地，继续参照图3。设定裂缝的高度为H，则第二层位与第三层位之间的距离大于H。示例地，第二层位与第三层位之间的距离为第二层位的中心线与第三层位的中心线之间的距离。

可选地，在同一层位内，水平井等间距排布。示例地，继续参照图3，第一水平井的水平段101a与第二水平井的水平段102a之间的间距、第二水平井的水平段102a与第三水平井的水平段103a之间的间距、第三水平井的水平段103a与第四水平井的水平段104a之间的间距相同。

可选地，每个层位钻成的水平井的水平段垂直于最大水平应力方向。其中，地层沿该最大水平应力方向产生开裂的概率最高，每个层位钻成的水平段与最大水平应力方向垂直，能够提升钻进水平井时，水平井的稳定性。

可选地，钻成的多口水平井为丛式井。丛式井指在一个位置或限定的井场中向不同方位钻数口至数十口定向井，使每口井沿各自的设计井身轴线分别钻达目的层位。示例地，图4是本申请实施例提供的水平井的水平段的水平投影示意图。如图4所示，在井场401的范围内，包括第一水平井至第十二水平井的井口402。计算机设备控制钻井设备从每个井口402，向水平井的水平段所在层位的位置，按照钻进轨迹403进行钻进，从而得到水平段在第一层位404中的第一水平井、第二水平井、第三水平井以及第四水平井。水平段在第二层位405中的第五水平井、第六水平井、第七水平井以及第八水平井。以及，水平段在第三层位406中的第九水平井、第十水平井、第十一水平井以及第十二水平井。

可选地，计算机设备控制钻井设备钻进得到的多口水平井所在的油储层为页岩油储层。

可选地，如图5所示，步骤202的实现过程包括以下步骤2021：

在步骤2021中，按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻成多口水平井。

计算机设备控制钻井设备，按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻进得到多口水平井，能够保证钻进水平井的过程中，每口在钻进的水平井的稳定性，以及钻进深层水平井时的安全性。示例地，继续参照图3，计算机设备控制钻井设备，首先在第三层位103中钻进水平井，之后在第二层位102中钻进水平井，最后在第一层位101中钻进水平井。

可选地，如图6所示，步骤2021的实现过程包括以下步骤2021a以及步骤2022a：

在步骤2021a中，对于每个层位，在层位中部署地质靶点。

该地质靶点指钻进水平井的水平段的起始点。计算机设备通过控制钻井设备，从水平井的井口开始，沿着钻进轨迹向水平井的水平段的起始点钻进，能够在水平井所在的层位中得到该地质靶点。示例地，继续参照图4，第一水平井的地质靶点为第一地质靶点407，第九水平井的地质靶点为第二地质靶点408。在钻进第一水平井的水平段时，计算机设备通过控制钻井设备，从第一地质靶点407开始钻进直至到达第一水平井的井底，从而得到第一水平井的水平段。在钻进第九水平井的水平段时，计算机设备通过控制钻井设备，从第二地质靶点408开始钻进直至到达第九水平井的井底，从而得到第九水平井的水平段。

在步骤2022b中，按照距离地质靶点由远到近的顺序，在层位中钻成至少两口水平段平行的水平井。

计算机设备通过控制钻井设备钻进水平井的过程中，按照水平井所在层位由深到浅的顺序钻进水平井，还按照水平井的地质靶点距离水平井的井口的距离由远到近的顺序，逐口钻进水平井。示例地，结合图3以及图4，计算机设备通过控制钻井设备钻进水平井的顺序依次为：第十二水平井、第十一水平井、第十水平井、第九水平井、第八水平井、第七水平井、第六水平井、第五水平井、第四水平井、第三水平井、第二水平井、第一水平井。

步骤203、采用压裂工艺，通过多口水平井采集油储层中的石油。

可选地，该压裂工艺为水平井分段多簇压裂工艺。水平井分段多簇压裂工艺指，在对水平井进行压裂时，对水平井的水平段进行分段，并在水平井的每个分段中，设置多个水力或高压气体压裂点位，对水平井的多个分段以及分段中的压裂点位进行压裂，能够有效提升在水平井中采集石油的效率。

综上所述，本申请实施例提供的钻进方法，在油储层的多个层位钻成多口水平井。同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。通过上述方式采集石油时，避免水平井布置过密，降低压裂工艺对井网的影响，从而提升了采集石油的效率。

另外，在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位的距离大于设定裂缝的高度，能够避免出现地下压力系统紊乱。钻成的水平井为从式井，能够根据实际情况在地面不同位置灵活设置水平井的井口。按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻成多口水平井以及按照距离地质靶点由远到近的顺序，在层位中钻成至少两口水平段平行的水平井，能够保证在钻进水平井时，水平井的稳定性，有利于安全施工。

需要说明的是，本申请实施例提供的方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。

在一个具体的例子中，开发油田的页岩油储层包括三个层位，分别为层位1、层位2以及层位3，共计部署12口水平井。根据压裂工艺对应的施工方案，设定裂缝的缝长为100m，设定裂缝的高度为20m。计算机设备控制钻井设备，在每个层位中钻进4口水平井。其中，每口水平井的水平段互相平行。最大水平主应力方向为北偏东30°，则水平井的方向为北偏西60°。计算机设备确定同一层位中相邻的水平井的间距为240m，大于2倍的设定裂缝的缝长。计算机设备确定层位1与层位2之间的距离为40m，大于设定裂缝的高度；层位2与层位3之间的距离为45m，大于设定裂缝的高度。并且在垂直于层位的方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。按照层位由深到浅的顺序以及水平井的井口距离水平井的地质靶点由远到近的顺序，在层位3、层位2、层位1中分别钻进4口水平井。从而得到12口水平井钻成的井网，并通过水平井，采用分段多簇压裂工艺采集页岩油储层中的石油。

图7是本申请实施例提供的一种钻进系统的结构示意图。如图7所示，该钻进系统70包括：

钻井设备701，用于在油储层的多个层位钻成多口水平井。其中，每个层位钻成有至少两口水平段平行的水平井。在同一层位内，每两口相邻的水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数。在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。

压裂设备702，用于采用压裂工艺，通过多口水平井采集油储层中的石油。

可选地，钻进系统还可以包括计算机设备，以用于控制钻井设备701和压裂设备702。

综上所述，本申请实施例提供的钻进系统，通过钻井设备在油储层的多个层位钻成多口水平井。同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。通过上述方式采集石油时，避免水平井布置过密，降低压裂工艺对井网的影响，从而提升了采集石油的效率。并且能够保证采用压裂工艺在水平井中通过压裂设备采集石油时，相近的两口水平井之间不会因为裂缝的延伸出现地下压力紊乱的问题。

可选地，在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位的距离大于设定裂缝的高度。

可选地，指定倍数为2倍。

可选地，钻井设备701，用于：

按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻成多口水平井。

可选地，在同一层位内，水平井等间距排布。

可选地，钻井设备701，用于：

对于每个层位，在层位中部署地质靶点。

按照距离地质靶点由远到近的顺序，在层位中钻成至少两口水平段平行的水平井。

可选地，每个层位钻成的水平井的水平段垂直于最大水平应力方向。

可选地，多口水平井为丛式井。

可选地，油储层为页岩油储层。

可选地，压裂工艺为水平井分段多簇压裂工艺。

综上所述，本申请实施例提供的钻进系统，通过钻井设备在油储层的多个层位钻成多口水平井。同一层位相邻的水平井之间的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数，以及在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位中的水平井错开。通过上述方式采集石油时，避免水平井布置过密，降低压裂工艺对井网的影响，从而提升了采集石油的效率。并且能够保证采用压裂工艺在水平井中通过压裂设备采集石油时，相近的两口水平井之间不会因为裂缝的延伸出现地下压力紊乱的问题。

另外，在多个层位的排布方向上，每两个相邻层位的距离大于设定裂缝的高度，能够避免出现地下压力系统紊乱。钻成的水平井为从式井，能够根据实际情况在地面不同位置灵活设置水平井的井口。按照层位由深到浅的顺序在油储层的多个层位钻成多口水平井以及按照距离地质靶点由远到近的顺序，在层位中钻成至少两口水平段平行的水平井，能够保证在钻进水平井时，水平井的稳定性，有利于安全施工。

需要说明的是：上述实施例提供的钻进系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的钻进系统与钻进方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同切换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻进方法，其特征在于，所述方法包括：

在油储层的多个层位钻成多口水平井；其中，每个所述层位钻成有至少两口水平段平行的所述水平井，在同一所述层位内，每两口相邻的所述水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数；在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位中的所述水平井错开；

采用压裂工艺，通过所述多口水平井采集所述油储层中的石油。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位的距离大于设定裂缝的高度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定倍数为2倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在油储层的多个层位钻成多口水平井，包括：

按照所述层位由深到浅的顺序在所述油储层的所述多个层位钻成所述多口水平井。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在同一所述层位内，所述水平井等间距排布。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照所述层位由深到浅的顺序在所述油储层的所述多个层位钻成所述多口水平井，包括：

对于每个所述层位，在所述层位中部署地质靶点；

按照距离所述地质靶点由远到近的顺序，在所述层位中钻成所述至少两口水平段平行的所述水平井。

7.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，每个所述层位钻成的所述水平井的所述水平段垂直于最大水平应力方向。

8.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述多口水平井为丛式井。

9.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述压裂工艺为水平井分段多簇压裂工艺。

10.一种钻进系统，其特征在于，所述系统包括：

钻井设备，用于在油储层的多个层位钻成多口水平井；其中，每个所述层位钻成有至少两口水平段平行的所述水平井，在同一所述层位内，每两口相邻的所述水平井的间距大于设定裂缝的缝长的指定倍数；在所述多个层位的排布方向上，每两个相邻所述层位中的所述水平井错开；

压裂设备，用于采用压裂工艺，通过所述多口水平井采集所述油储层中的石油。

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