CN114016908A - 一种页岩气水平井自适应性轨道形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气水平井自适应性轨道形成方法。在基于复合钻进过程为变井斜变方位的实际条件前提下，利用工区内实钻井资料确定该地区不同地层的自然造斜规律与定向造斜能力，在复合钻井与定向钻井设计进行搭配，形成基于多段圆弧的自适应性轨道形成方法。优点是：有效降低了浅层防碰压力、提高全井段复合钻井比例、降低全井钻井周期、提高平均机械钻速，从而实现安全高效钻井。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气水平井钻井施工技术，具体地说是一种充分利用不同地层钻井轨迹变化规律的页岩气水平井自适应性轨道形成方法。
背景技术
我国页岩气藏资源潜力巨大，加快页岩气开发进程已经成为稳定我国油气产量的重要手段之一。丛式水平井的应用有效加快了页岩气的开发进程，但设计轨道的理论化加剧了实钻轨迹防碰控制难度，制约了钻井提速提效。
现有技术中，针对页岩气丛式井轨道形成方法主要是：(1)五段制轨道设计：直-增-稳-增-平；(2)七段制轨道设计：直-增-稳-增(扭)-稳-增-平；(3)双二维轨道设计：直-增-稳-降-直-增-平。
这些设计所存在的问题主要是：(1)均建立在复合钻井稳斜稳方位、定向钻井变井斜变方位的假设基础上，与实钻情况不符；(2)存在着大比例的直井段与稳斜井段，实钻过程中需要进行多次的定向钻井进行纠斜，造成井壁存在阶梯、不圆滑，纠斜耗时长，钻具磨损大等问题；(3)丛式井浅层设计均为直井段，理论分析对防碰问题考虑不足、甚至无考虑，但实钻过程轨迹自然偏移造成防碰难度提高，需大段吊打或者定向纠斜，影响后续部署井实施。理论化的轨道设计需要实钻过程中过多的轨迹干预调整，全井复合比例低，机械钻速无法解放，未能充分实现理论与实际结合、地质与工程结合，源头制约了提速提效进程。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对页岩气丛式井浅层防碰难度高、全井复合比例低等问题，提供一种能够自然漂移解决浅层防碰、充分利用自然造斜规律提高全井段复合比例的页岩气水平井自适应性轨道形成方法。
为了解决上述技术问题，本发明的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，在基于复合钻进过程为变井斜变方位的实际条件前提下，利用工区内实钻井资料确定该地区不同地层的自然造斜规律与定向造斜能力，在复合钻井与定向钻井设计进行搭配，形成基于多段圆弧的自适应性轨道形成方法。
该方法的具体步骤为：
A、邻井实钻分析：收集邻井实钻资料，分析地层自然造斜能力、定向造斜能力、地层定向效率；
B、待钻井部署分析：收集钻部署信息，结合邻井实钻情况分析结果，确定带钻井A靶靶前距与偏移距、水平段井斜角与方位角、待钻分层定向允许最大全角变化率；
C、待钻轨道设计：设计轨道根据地质分层，由多段圆弧组合而成；根据地层定向效率以及地质部署情况，使用多层段定向效率高的井段实施全井定向设计任务，其余层位均未复合施工设计任务，形成初步轨道设计，最后结合轨道防碰扫描情况，局部进行轨道调整，形成自适性轨道。
所述步骤A中，钻进方式包括复合钻井和定向钻井井段。本发明的优点在于：
(1)基于实钻过程中复合钻井轨迹为变井斜变方位的实际情况，充分利用不同地层自然造斜规律，优先定向效率高的地层进行定向施工，合理搭配定向施工与复合施工井段设计，实现多圆弧轨道设计，更符合实际钻井规律，有效避免了定向纠斜，提高复合利率；
(2)在丛式井网部署的大平台实施过程中，浅层地层均通过地层自然造斜复合钻进进行防碰，只需要做好轨道监测工作，大幅减少了吊打保直或者定向纠斜工作，提高了浅层的钻井效率；
(3)通过分析不同地层的造斜施工效率，优选选用造斜效果好、钻时快的层段进行定向施工设计，定向效果差、慢钻时井段使用复合施工设计，有效提高了定向钻井的施工效果与效率，减少了定向施工难度。
(4)巧妙地利用邻井实钻数据，确定不同地层的自然造斜规律、定向造斜能力、定向造斜效率，指导待钻井施工；浅层井段统一使用复合钻井的方式，通过利用自然造斜相近的实践实现浅层小井斜井段防碰要求；利用定向造斜效果优的井段组合应用，实现中靶要求。
(5)通过该特殊的自适应性轨道形成方法，有效降低了浅层防碰压力、提高全井段复合钻井比例、降低全井钻井周期、提高平均机械钻速，从而实现安全高效钻井。
附图说明
图1为本发明实施例中LY1-2HF井设计轨道与实钻轨迹垂直投影图；
图2为本发明实施例中LY1-2HF井设计轨道与实钻轨迹水平投影图；
图3为本发明实施例中LY1-2HF井设计轨道与实钻轨迹中心距图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的页岩气水平井自适应性轨道形成方法作进一步详细说明。
本发明的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，在基于复合钻进过程为变井斜变方位的实际效果前提下，利用工区内实钻井资料确定该地区不同地层的自然造斜规律与定向造斜能力，在复合钻井与定向钻井设计进行搭配，形成基于多段圆弧的自适应性轨道形成方法，其主要涉及以下三个阶段。
阶段一：邻井实钻分析
具体步骤为：
A、邻井实钻资料收集：邻井地质分层(或小层)、实钻井眼轨迹、钻进方式(复合钻井和定向钻井井段)、钻时等数据；
B、自然造斜能力计算：通过对邻井地质分层(或小层)、井眼轨迹、钻井方式等数据的分析下，计算不同地质层位(或小层)复合钻井模式下自然造斜井斜与方位变化规律；
C、定向造斜能力计算：通过对邻井地质分层(或小层)、井眼轨迹、钻井方式等数据的分析下，计算不同地质层位(或小层)定向钻进模式下全角变化率；
D、地层定向效率计算：通过对邻井地质分层(或小层)、钻时、定向造斜能力，评价不同地层定向造斜效率。
表1 LY1-1HF井实钻效果分析
阶段二：待钻部署分析
具体步骤为：
A、钻部署信息收集：待钻井地质分层、井口坐标、井口(地面)海拔、靶点信息等；
B、待钻部署信息计算：A靶点靶前距、偏移距计算；
C、待钻部署中靶计算：常规预跑轨道计算水平段井斜角与方位角；
D、待钻分层允许最大全角变化率：取生产要求和不同地层定向钻井规律二者中小值。
表2 LY1-2HF井设计全角变化率
阶段三：待钻轨道设计
本阶段中，设计轨道根据地质分层，由多段圆弧组合而成；根据地层定向效率以及地质部署情况，使用多层段定向效率高的井段实施全井定向设计任务，其余层位均未复合施工设计任务，形成初步轨道设计，最后结合轨道防碰扫描情况，局部进行轨道调整，形成自适性轨道，具体步骤为：
A、定向层位预选：使用定向最优1号层位定向钻井轨道设计，其余井段复合钻井轨道设计；
B、判断：预选层位是否为最深层位；
B1、判断结果：是；
B11、轨道初设计：设计定向层位全段定向，其余地层不变，计算该设计定向层位全定向全角变化率αn；
B12、判断：αn小于该层位允许最大全角变化率；
B121、判断结果：是
B1211、轨道设计优化：定向层位上部复合钻井轨道设计，下部定向钻井轨道设计，其余层位设计不变，计算形成轨道设计调整。
B122、判断结果：否
B1221、定向层位定向调整：该定向井段按允许最大全角变化率与计算全角变化率等比例缩小轨道设计；
B1222、选取邻近未定向设计最优定向效果层位，计算位全定向全角变化率αn；
B1223、返回B12继续判断；
B2、判断结果：否；
B21：设计层位底部最优井斜与方位角：根据定向层位底部垂深、计算最底部参数要去，预模拟局部轨道，确定定向层位底部最优井斜与方位角；
B211：下部定向层位预选：选取下部最优定向效果层位进行轨道预处理；
B212：返回B继续判断；
B212:轨道预设计：设计定向层位全段定向完成最优井斜与方位要求，上部地层不变，计算该设计定向层位全定向全角变化率βn；
B213:判断：βn小于该层位允许最大全角变化率；
B2131：判断结果：是；
B21311：轨道设计优化：定向层位上部复合钻井轨道设计，下部定向钻井轨道设计，其余层位设计不变，计算形成该段轨道设计调整；
B2132：判断结果：否；
B21321：定向层位定向调整：该定向井段按允许最大全角变化率与计算全角变化率等比例缩小轨道设计；
B21322：上部新层段选取：选取上部最优定向效果层位进行轨道预处理；
B21323：返回B21。
表3 LY1-2HF井设计轨道
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种页岩气水平井自适应性轨道形成方法，其特征在于：在基于复合钻进过程为变井斜变方位的实际条件前提下，利用工区内实钻井资料确定该地区不同地层的自然造斜规律与定向造斜能力，在复合钻井与定向钻井设计进行搭配，形成基于多段圆弧的自适应性轨道形成方法。
2.按照权利要求1所述的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：
A、邻井实钻分析：邻井实钻资料，分析地层自然造斜能力、定向造斜能力、地层定向效率；
B、待钻井部署分析：收集钻部署信息，结合邻井实钻情况分析结果，确定带钻井A靶靶前距与偏移距、水平段井斜角与方位角、待钻分层定向允许最大全角变化率；
C、待钻轨道设计：设计轨道根据地质分层，由多段圆弧组合而成；根据地层定向效率以及地质部署情况，使用多层段定向效率高的井段实施全井定向设计任务，其余层位均未复合施工设计任务，形成初步轨道设计，最后结合轨道防碰扫描情况，局部进行轨道调整，形成自适性轨道。
3.按照权利要求1或2所述的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，其特征在于：所述邻井实钻分析的方法为：
A、邻井实钻资料收集：邻井地质分层、实钻井眼轨迹、钻进方式（复合钻井和定向钻井井段）、钻时等数据；
B、自然造斜能力计算：通过对邻井地质分层、井眼轨迹、钻井方式数据的分析下，计算不同地质层位复合钻井模式下自然造斜井斜与方位变化规律；
C、定向造斜能力计算：通过对邻井地质分层、井眼轨迹、钻井方式数据的分析下，计算不同地质层位定向钻进模式下全角变化率；
D、地层定向效率计算：通过对邻井地质分层、钻时、定向造斜能力，评价不同地层定向造斜效率。
4.按照权利要求3所述的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，其特征在于：所述钻进方式包括复合钻井和定向钻井井段。
5.按照权利要求1、2或4所述的页岩气水平井自适应性轨道形成方法，其特征在于：所述待钻部署分析的方法为：
A、钻部署信息收集：待钻井地质分层、井口坐标、井口海拔、靶点信息等；
B、待钻部署信息计算：A靶点靶前距、偏移距计算；
C、待钻部署中靶计算：常规预跑轨道计算水平段井斜角与方位角；
D、待钻分层允许最大全角变化率：取生产要求和不同地层定向钻井规律二者中小值。
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