CN113868742B - 构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及页岩气开采技术领域，其面向页岩气分层系开发需要，公布了一套在构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，包括一种目的层内二维网格化碰撞风险系数模型，以及相关的碰撞风险预警及靶点调整方法。通过本发明的实施，并配套动态构造建模、智能数据加载技术、井场数据传输与应用、地质导向与防碰综合应用、三维可视化技术等，建立页岩气水平井三维可视化智能防碰技术体系，能够提高水平井部署的科学性，杜绝密集井网条件下的井间碰撞的风险。

Description

构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法
技术领域
本发明涉及页岩气开采技术领域，具体是构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法。
背景技术
页岩气开发主要利用水平井技术，随着气田页岩气的不断开采，原有水平井的产气量降低或逐渐不再产气，为使得开采出更多的页岩气，通常采用在井位部署上采用较密的井网部署策略，井网部署策略包括在原有水平井旁增加加密井或分层系，以提高页岩气的采收率，但随着加密井和分层系井的增多，地下空间水平井钻井轨迹空间关系复杂，不同层系的水平井轨迹间距密集，在新钻水平井时，存在正钻井与已有邻井在地下碰撞引起钻井事故的问题。
现有水平中，一般在新钻水平井前根据地下已有水平井的分布情况结合实际采集到的地质数据进行新钻井的轨道设计，在轨道设计阶段引入防碰撞算法，建立扫描法以检测设计轨道的防撞风险；但在实际钻井过程中，地质实际数据与轨道设计时采用的地质数据存在偏差，故而存在钻井中与邻井发生碰撞的风险。
发明内容
本发明意在提供构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，以解决现有技术中钻井时实际地质数据与设计数据存在偏差导致的新钻井与邻井发生碰撞的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：
构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，包括如下步骤：S1、建立数据库：数据库内包含井场数据和地质工程数据，其中井场数据包括已有水平井的井斜数据、水平井实际A靶点坐标和实际B靶点坐标，地质工程数据包括地层分层数据；S2、建立地质构造模型：基于地质工程数据建立三维的地质构造模型，并根据井场数据将已有水平井的钻井轨迹导入到地质构造模型中；S3、设计井数据导入：将设计井的设计轨迹导入到地质构造模型中；S4、建立碰撞风险系数模型:利用碰撞风险系数模型将地质构造模型中的水平井的轨迹进行网格化，网格化中形成各个网格点，通过碰撞风险系数模型计算网格点到其它各井的风险系数；S5、钻中地质构造模型调整：根据设计井进行实钻，实钻过程中结合地质导向技术调整地质构造模型；S6、钻中碰撞风险评估：地质构造模型调整后，采用碰撞风险系数模型计算实钻井的风险系数，当风险系数大于预设值时，则实钻井与已有水平井存在碰撞风险。
相比于现有技术的有益效果：
采用本方案时，通过建立碰撞风险系数模型，使得实钻过程中能够对实钻情况进行风险系数计算，当计算得到的风险系数大于预设值时，即意味着实钻存在碰撞风险，实现了在实钻过程中的碰撞风险监控，对实钻过程起到了预测和预警功能，相比现有技术，本方案将地质构造模型、地质导向技术和三维可视化进行综合应用，建立了页岩气水平井的三维可视化智能防碰技术体系，能够提高水平井部署的科学性，杜绝分层系井条件下的井间碰撞的风险。
此外，采用本方案建立的地质构造模型是三维的，故而方便对设计井、已有井和地层数据在地质构造模型中进行三维呈现，提高了整个预测预警过程的三维可视化程度
进一步，所述碰撞风险系数模型如下：从地质构造模型中提取需要计算碰撞风险情况的水平井A靶点和B靶点的层位剖面，需要计算碰撞风险情况的水平井称为提取井，并在此层位剖面上沿水平方向与垂直方向以等间距分方式将提取井分为多个网格点，再针对单个网格点根据碰撞风险系数模型进行风险系数计算，碰撞风险系数模型如下：
各网格点碰撞风险系数计算方式如下：
Figure BDA0003285591920000021
δ(P,Wk)＝λdepth*(V/Min(Dis(P,Wk,depth)))
其中，δ(I,J)为提取井某个网格点的风险系数，δ(P,Wk)为网格点到已有水平井的风险系数；V为预警距离，Dis(P,Wk,depth)为网格点到已钻井离散点的距离，λdepth为权系数。
有益效果：采用本方案时，利用碰撞风险系数模型对提取井进行二维网格化，再对网格化后的网格点分别计算风险系数，提高了风险系数计算的准确性；且采用该模型能够得到井到井的最短距离、点到井的最短距离、点到点的最短距离以及提取井到周边井的最短距离形成的曲线等功能，方便实现提取井与周边井的风险情况可视化。
进一步，所述步骤S4和S5之间还包括钻前碰撞风险评估和设计井轨迹优化步骤，该步骤通过碰撞风险系数模型评估设计井的风险系数，并不断优化设计井，直至设计井的风险系数均小于预设值。
进一步，所述钻前碰撞风险评估时，需要根据碰撞风险系数模型在钻井前对设计井进行网格化，再对网格化中的各网格点进行风险系数计算，若所有风险系数均小于预设值，则该设计井不需要调整，若设计井中存在某些或某个网格点的风险系数大于等于预设值，则调整设计井轨迹后再次对调整后的设计井的各网格点进行风险系数计算，直至所有网格点的风险系数均小于预设值，则调整后的设计井为最终设计井。
有益效果：采用本方案能够提高设计井的设计速度，并提高设计井的设计合理性。
进一步，所述地质导向技术用于得到实测地层数据，若实测地层数据与地质构造模型中地层数据存在差异，则将实测地层数据录入到地质构造模型中形成调整后的地质构造模型。
有益效果：通过地质导向技术不断输出实测地层数据，以方便地质构造模型进行及时调整，提高风险系数计算的准确性，降低实钻过程中碰撞发生的概率。
进一步，所述地质导向技术包括随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具，利用随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具采集实时数据，并根据采集到的实时数据转换为实测地层数据。
进一步，所述步骤S6还包括实钻轨迹优化，地质构造模型调整后，采用碰撞风险系数模型重新计算实钻井的风险系数，并不断优化实钻井B靶点的位置和深度，直至实钻井的风险系数小于预设值后按照优化后的B靶点位置和深度继续钻进，钻进过程不断重复步骤S5和S6,直至钻进到B靶点完成。
有益效果：采用本方案实现了实钻过程中的实时监测和调整优化，方便对实钻过程进行实时预警，将碰撞风险降到最低，从而降低防碰风险。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例
实施例基本如附图1所示，构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，包括如下步骤：
S1、建立数据库：数据库内包含井场数据和地质工程数据，其中井场数据包括已有水平井的井斜数据、水平井实际A靶点坐标和实际B靶点坐标，地质工程数据包括地层分层数据。
S2、建立地质构造模型：基于地质工程数据建立三维的地质构造模型，并根据井场数据将已有水平井的钻井轨迹导入到地质构造模型中。
S3、设计井数据导入：将设计井的设计轨迹导入到地质构造模型中。
S4、建立碰撞风险系数模型：从地质构造模型中提取需要计算碰撞风险情况的水平井(称为提取井)A靶点和B靶点的层位剖面，并在此层位剖面上沿水平方向与垂直方向以等间距分方式将提取井分为多个网格点，再针对单个网格点根据碰撞风险系数模型进行风险系数计算，碰撞风险系数模型如下：
各网格点碰撞风险系数计算方式如下：
Figure BDA0003285591920000041
其中δ(I,J)为提取井某个网格点的风险系数，δ(P,Wk)为网格点到已有水平井的风险系数，即求取该网格点到各井的碰撞风险系数后，取其最大值作为该网格点的风险系数。
δ(P,Wk)＝λdepth*(V/Min(Dis(P,Wk,depth)))
其中，V为预警距离，Dis(P,Wk,depth)为网格点到已钻井离散点的欧氏距离，为区分直筒段与水平段的不同碰撞风险，引入权系数λdepth，即直筒段与水平段可以具有不同的权系数λdepth，权系数根据井下压裂规模由地质人员根据实际情况确定。
S5、钻前碰撞风险评估和设计井轨迹优化：通过碰撞风险系数模型评估设计井的风险系数，并不断优化设计井，直至设计井的风险系数均小于预设值；具体为：根据碰撞风险系数模型在钻井前对设计井进行网格化，再对网格化中的各网格点进行风险系数计算，若所有风险系数均小于预设值，则该设计井不需要调整，若设计井中存在某些或某个网格点的风险系数大于等于预设值，则调整设计井轨迹后再次对调整后的设计井的各网格点进行风险系数计算，直至所有网格点的风险系数均小于预设值，则调整后的设计井为最终设计井。
S6、钻中地质构造模型调整：根据设计井进行实钻，实钻过程中结合地质导向技术调整地质构造模型，具体为：地质导向技术包括随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具，利用随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具采集实时数据，并根据采集到的实时数据转换为实测地层数据，并将采集到的实测地层数据与地质构造模型中的地层数据进行比较，若实测地层数据与地质构造模型中地层数据存在差异，则将实测地层数据录入到地质构造模型中形成调整后的地质构造模型。
S7、钻中碰撞风险评估和实钻轨迹优化：地质构造模型调整后，采用碰撞风险系数模型重新计算实钻井的风险系数，并不断优化实钻井B靶点的位置和深度，直至实钻井的风险系数均小于预设值后按照优化后的B靶点位置和深度继续钻进，钻进过程不断重复步骤S6和S7,直至钻进到B靶点完成。
采用本实施例时，利用碰撞风险系数模型对设计井或实钻井进行二维网格化的风险系数计算，实现在实钻前的设计优化和实钻过程中的实时监测和调整优化，方便对实钻过程进行实时预警，将碰撞风险降到最低，从而降低防碰风险。
采用本实施例时，通过地质构造模型的建立方便对已有水平井和设计井(或实钻井)进行三维呈现，并通过在设计井或实钻井的水平段建立层位剖面实现网格化，方便对网格化中的各网格点进行风险系数的准确计算，在风险系数计算过程中能够通过建立的层位剖面直观地看到井到井的最短距离、点到井的最短距离、点到点的最短距离以及提取井到周边井的最短距离形成的曲线等功能，提高设计过程和实钻过程的三维可视化。
此外，采用本实施例时，将地质构造模型、地质导向技术和三维可视化进行综合应用，建立了页岩气水平井的三维可视化智能防碰技术体系，能够提高水平井部署的科学性，杜绝分层系井条件下的井间碰撞的风险。
本实施例仅仅是运用在分层系井的防碰设计上，实际运用中，本实施例的方法可也以运用到加密井的碰撞风险预测预警上。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、建立数据库：数据库内包含井场数据和地质工程数据，其中井场数据包括已有水平井的井斜数据、水平井实际A靶点坐标和实际B靶点坐标，地质工程数据包括地层分层数据；
S2、建立地质构造模型：基于地质工程数据建立三维的地质构造模型，并根据井场数据将已有水平井的钻井轨迹导入到地质构造模型中；
S3、设计井数据导入：将设计井的设计轨迹导入到地质构造模型中；
S4、建立碰撞风险系数模型：利用碰撞风险系数模型将地质构造模型中的水平井的轨迹进行网格化，网格化中形成各个网格点，通过碰撞风险系数模型计算网格点到其它各井的风险系数；
S5、钻中地质构造模型调整：根据设计井进行实钻，实钻过程中结合地质导向技术调整地质构造模型；
S6、钻中碰撞风险评估：地质构造模型调整后，采用碰撞风险系数模型计算实钻井的风险系数，当风险系数大于预设值时，则实钻井与已有水平井存在碰撞风险。
2.根据权利要求1所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述碰撞风险系数模型如下：从地质构造模型中提取需要计算碰撞风险情况的水平井A靶点和B靶点的层位剖面，需要计算碰撞风险情况的水平井称为提取井，并在此层位剖面上沿水平方向与垂直方向以等间距分方式将提取井分为多个网格点，再针对单个网格点根据碰撞风险系数模型进行风险系数计算，碰撞风险系数模型如下：
各网格点碰撞风险系数计算方式如下：
Figure FDA0003285591910000011
δ(P，Wk)＝λdepth*(V/Min(Dis(P，Wk，depth)))
其中，δ(I，J)为提取井某个网格点的风险系数，δ(P，Wk)为网格点到已有水平井的风险系数；V为预警距离，Dis(P，Wk，depth)为网格点到已钻井离散点的距离，λdepth为权系数。
3.根据权利要求2所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述步骤S4和S5之间还包括钻前碰撞风险评估和设计井轨迹优化步骤，该步骤通过碰撞风险系数模型评估设计井的风险系数，并不断优化设计井，直至设计井的风险系数均小于预设值。
4.根据权利要求3所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述钻前碰撞风险评估时，需要根据碰撞风险系数模型在钻井前对设计井进行网格化，再对网格化中的各网格点进行风险系数计算，若所有风险系数均小于预设值，则该设计井不需要调整，若设计井中存在某些或某个网格点的风险系数大于等于预设值，则调整设计井轨迹后再次对调整后的设计井的各网格点进行风险系数计算，直至所有网格点的风险系数均小于预设值，则调整后的设计井为最终设计井。
5.根据权利要求1所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述地质导向技术用于得到实测地层数据，若实测地层数据与地质构造模型中地层数据存在差异，则将实测地层数据录入到地质构造模型中形成调整后的地质构造模型。
6.根据权利要求5所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述地质导向技术包括随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具，利用随钻测井工具、随钻测量工具和现场综合录井工具采集实时数据，并根据采集到的实时数据转换为实测地层数据。
7.根据权利要求2所述的构造模型约束下页岩气分层系井碰撞风险预测预警方法，其特征在于：所述步骤S6还包括实钻轨迹优化，地质构造模型调整后，采用碰撞风险系数模型重新计算实钻井的风险系数，并不断优化实钻井B靶点的位置和深度，直至实钻井的风险系数小于预设值后按照优化后的B靶点位置和深度继续钻进，钻进过程不断重复步骤S5和S6,直至钻进到B靶点完成。
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