CN117027748A - 页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 - Google Patents
页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117027748A CN117027748A CN202311035206.3A CN202311035206A CN117027748A CN 117027748 A CN117027748 A CN 117027748A CN 202311035206 A CN202311035206 A CN 202311035206A CN 117027748 A CN117027748 A CN 117027748A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- well
- magnetic
- shale oil
- wells
- constructing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 43
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 34
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 13
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007621 cluster analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004613 tight binding model Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
- E21B43/305—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本申请提供了一种页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统，所述方法包含：根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域的地面布置地面激励线圈，通过所述地面激励线圈构建磁信标；利用地质导向技术在页岩油储层的上下边界分别构建水平边缘井，并根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域构建贯穿页岩油储层的直井；根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井；其中，所述生产井和所述加热井在地层中立体平行分布且互不相交；根据所述生产井和所述加热井获得单位井的井网部署。
Description
技术领域
本申请涉及油气勘探开采领域，尤指一种页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统。
背景技术
地下原位开采方法是一种适合页岩油资源埋藏较深时使用的开采方法，指埋藏于地下的页岩油不经过开采通过人工加热地下低熟页岩油储层，在原位将固体干酪根裂解成油气，再利用相应的技术将其开采出来，这种开发方式提高了开采效率、缩减了占地面积，减少了硫化氢污染物的排放，是一种高效、环保、经济的页岩油开发模式。
目前的页岩油原位开采技术存在加热周期长、热损高、对环境有危害、能量利用率低等问题。由于开发需要，井间间距与井眼轨迹误差率都要进行严格的控制，地下开采规模及加热效率也需要一定的保障。
常规随钻测量系统，如基于地磁导向的连续测斜系统和基于惯性导航的陀螺测斜系统都是利用测得的钻具倾角、方位角等进行演算得到钻孔轨迹，累积误差大，实时性差，计算繁琐，无法满足复杂结构井的高精度导向需求。
现有技术中的防碰扫描方法，是根据测斜仪器测得的井斜角和方位角数据插值计算得到在指定井深的空间坐标，根据标定的仪器误差分析仪器的误差椭圆，计算分离系数和中心距分析两井的距离，但因存在累积误差，对距离近且井深长的情况利用率不高。
发明内容
本申请目的在于提供一种页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统，在页岩油的原位开发中运用磁测距技术与地面激励线圈的配合确保加热井、生产井及观察井之间的距离，结合地质导向技术调整各类型井的井眼轨迹，提高钻井精度。利用加热井、生产井、观察井组成一个单元井，在建成的开发单元井基础上建立多个单元井，增加单元井数量，形成一定规模的地下井工厂，从而扩大对页岩油的加热区域，有利于对页岩油的开采，提高生产效益。
为达上述目的，本申请所提供的页岩油原位建井方法，具体包含：根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域的地面布置地面激励线圈，通过所述地面激励线圈构建磁信标；利用地质导向技术在页岩油储层的上下边界分别构建水平边缘井，并根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域构建贯穿页岩油储层的直井；根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井；其中，所述生产井和所述加热井在地层中立体平行分布且互不相交；根据所述生产井和所述加热井获得单位井的井网部署。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和加热井包含：通过钻具中的磁传感器阵列测量磁信标在测点处的磁场分布获得检测信号，并提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据；根据所述信号变化数据计算磁场分量在相应方向上的变化率，并采用三维牛顿梯度下降法求解交流线圈的磁场大小获得测点相对于磁信标的位置坐标；根据所述位置坐标控制钻井的井眼轨迹构建所述生产井和所述加热井。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据包含：通过正交检波算法或匹配滤波算法提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井包含：通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数，根据所述位置参数调整所述标准水平井在预设关键节点的井眼轨迹；根据所述井眼轨迹构建标准水平井。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数包含：于所述直井内放入探管，根据所述水平井中磁短节检测所述探管产生的磁场信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置；根据所述相对位置分析获得所述水平井的位置参数。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，多个所述加热分布在正六边形的交点处，对位置所述正六边形中心处的生产井进行加热。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：通过旋转导向工具RSS调整生产井和多个加热井在构建过程中的井眼轨迹。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：通过井下工具串的线性电极向周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置；根据所述相对位置调整当前井的井眼轨迹。
在上述页岩油原位建井方法中，可选的，根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置包含：对所述电磁信号进行聚类分析获得聚类数据；根据所述聚类数据构建混合矩阵，通过所述混合矩阵求解线性规划获得试算数据；根据所述试算数据通过变换域分离获得多个源信号，对所述源信号进行小波变换获得当前井与邻井的相对位置。
本申请还提供一种适用于所述的页岩油原位建井方法的偏离磁导向系统，所述系统包含测量探管、放电电极、磁短节和数据采集装置；所述磁短节设置于水平井的钻头位置，用于产生磁信号；所述放电电极和所述测量探管通过电缆放入直井底部；其中，所述放电电极用于向地层放电，触发预设区域内钻柱产生磁信号；所述测量探管用于采集预设区域内的磁信号；所述数据采集装置与所述测量探管相连，用于根据采集获得的磁信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置。
本申请还提供一种适用于所述的页岩油原位建井方法的多井眼防碰系统，所述系统包含探管、绝缘带、电磁波发射器和数据处理装置；所述探管下放至当前钻井的底部，并通过所述绝缘带与所述电磁波发射器相连；所述电磁波发射器用于根据控制指令想周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；所述探管将采集到的相邻井的电磁信号提供至所述数据处理装置；所述数据处理装置根据所述电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置。
本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本申请的有益技术效果在于：(1)利用磁测距技术在页岩油储层建立直井与水平井的“U”型连接，设计了偏离磁导向系统方案，提高了钻井精度，当布局水平井井网时，可通过直井探测有效避免水平井相互碰撞，起到导航作用；(2)利用磁测距技术与地面激励线圈的配合确保了多水平井的钻井精度，降低了水平井间碰撞的可能性，有利于单元井井网部署；(3)所采用的地面线圈具有良好的便携性，便于快速铺设；且线圈能量强度可以随着作业的深度及复杂程度而调整，适应性较强；(4)在单元井井网部署良好的基础上，建立多个单元井，形成一个地下工厂，扩大了对页岩油储层的加热规模，提高了开采效益。(5)通过信号分离能够同时识别相邻多井眼，从而提高复杂结构井钻井效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。在附图中：
图1A为本申请一实施例所提供的页岩油原位建井方法的流程示意图；
图1B为本申请一实施例所提供的页岩油开发井工厂建井示意图；
图1C为本申请一实施例所提供的地面矩形线圈导向系统原理示意图；
图2为本申请一实施例所提供的生产井和加热井构建流程示意图；
图3A为本申请一实施例所提供的标准水平井的构建流程示意图；
图3B为本申请一实施例所提供的单元井的构建示意图；
图4为本申请一实施例所提供的生产井和多个加热井的构建流程示意图；
图5A为本申请一实施例所提供的当前井与邻井的相对位置获取流程示意图；
图5B为本申请一实施例所提供的层状电流示意图；
图6为本申请一实施例所提供的偏离磁导向系统的结构示意图；
图7为本申请一实施例所提供的多井眼防碰系统的结构示意图；
图8为本申请一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本申请中的各个实施例及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
请参考图1A所示，本申请所提供的页岩油原位建井方法，具体包含：
S101根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域的地面布置地面激励线圈，通过所述地面激励线圈构建磁信标；
S102利用地质导向技术在页岩油储层的上下边界分别构建水平边缘井，并根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域构建贯穿页岩油储层的直井；
S103根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井；其中，所述生产井和所述加热井在地层中立体平行分布且互不相交；
S104根据所述生产井和所述加热井获得单位井的井网部署。
具体可参考图1B所示，在实际工作中可圈定页岩油的储层范围，所钻加热井与生产井均位于储层之内，其中，页岩油储层边界1内，即上下边界内部是低熟的页岩油区。利用地质导向技术在储层边界上钻至少两口边缘井2，边缘井为在储层边界上的水平井，地质导向技术能够使得边缘井更加精准地抵达储层边界，控制井眼轨迹在储层边界上延伸。边缘井主要用来规范加热井与生产井的垂向深度，防止其钻穿页岩油储层，减少不必要的工程损耗。在该实施例中，利用磁测距技术完成各类井的钻井工序，包括加热井、生产井、观察井(可为标准水平井)。由加热井、生产井、观察井组成一个单元井井网，多个单元井组成一个大的地下工厂，扩大了对页岩油储层的加热范围，提高开采、生产效益。
再请参考图1C所示，其中地面矩形线圈1和地面电源2构成了磁信标，水平井3内测量探管5和信号传输短节4设置于钻头6上予以测量地面上的磁信标，从而判断当前钻头位置。
请参考图2所示，在本申请一实施例中，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和加热井包含：
S201通过钻具中的磁传感器阵列测量磁信标在测点处的磁场分布获得检测信号，并提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据；
S202根据所述信号变化数据计算磁场分量在相应方向上的变化率，并采用三维牛顿梯度下降法求解交流线圈的磁场大小获得测点相对于磁信标的位置坐标；
S203根据所述位置坐标控制钻井的井眼轨迹构建所述生产井和所述加热井。
其中，提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据包含：通过正交检波算法或匹配滤波算法提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据。
具体的，在实际工作中，上述实施例主要采用在地面布置矩形导线作为磁信标，通过钻具中的磁传感器阵列测量磁信标在测点处的磁场分布，用正交检波算法、匹配滤波算法提取信号的幅值，并计算磁场分量在相应方向上的变化率，采用三维牛顿梯度下降法求解交流线圈磁场大小，得到测点相对于磁信标的位置坐标,最终实现井眼轨迹的精确控制。整体上，钻水平井水平段时，采用非开挖工程技术。在地面布置矩形导线作为磁信标，通过钻具中的磁传感器阵列测量磁信标在测点处的磁场分布，用正交检波算法、匹配滤波算法提取信号的幅值，并计算磁场分量在相应方向上的变化率，采用三维牛顿梯度下降法求解交流线圈及十字磁靶磁场大小，得到测点相对于磁信标的位置坐标,最终实现井眼轨迹的精确控制。
请参考图3A所示，在本申请一实施例中，根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井包含：
S301通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数，根据所述位置参数调整所述标准水平井在预设关键节点的井眼轨迹；
S302根据所述井眼轨迹构建标准水平井。
具体的，在步骤S301中通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数可包含：于所述直井内放入探管，根据所述水平井中磁短节检测所述探管产生的磁场信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置；根据所述相对位置分析获得所述水平井的位置参数。
在实际工作中，钻标准井前，在标准井的水平段上方每间隔5～6米钻一口直井，可参考图1B所示，直井3在垂深上要贯穿整个页岩油储层，以备后期用作地层温度的监测。标准井为一口长水平井，水平段需位于页岩油储层边界的内部，采用“U”型穿针技术，当钻进标准井水平段时，在直井中下入探管，探管7设置于所述直井3内；在标准井中，在钻头处连接一个磁短节8；利用磁场信号来定位钻头，依次计算水平井与直井3的相对位置，分析水平井的井斜角、方位角等参数，控制其井眼根据设计的轨迹延伸。对于关键的点(如监测点、着陆点、靶点)，采用“U”型穿针磁测距技术。以直井为基础，在页岩油储层打一口标准井，在钻完的标准井水平段中放入探管，在此基础上利用磁测距技术以标准井为参考钻取另一口水平井，钻进过程中实时采集并分析磁信号，计算出两口井的相对位置，进而实时地调整井眼轨迹，提高钻井精度。
在本申请一实施例中，多个所述加热分布在正六边形的交点处，对位置所述正六边形中心处的生产井进行加热。进一步的，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：通过旋转导向工具RSS调整生产井和多个加热井在构建过程中的井眼轨迹。
具体的，请参考图1B和图3B所示，一个单元井由6口加热井与1口生产井组成，其中地层101、102、103、104、105、106、107、108为不同平面的层级。井网均位于页岩油储层内，其中边缘井2，加热井4，生产井5构成单元井。在标准井钻完的基础上，利用双水平井磁测距技术继续进行其余水平井的钻进。实施水平井钻进时，选取距离当前井最近的已钻完的一口水平井为参考井，在参考井中放入探管，在正钻井钻头处连接一个强磁短节，实时计算分析磁信号，调整井眼轨迹，从而提高钻井精度，降低小间距多水平井间的碰撞。可选配套旋转导向工具RSS(Rotary Steerable System)，予以解决双水平井控制精度不够高的问题，大幅提高控制精度。一个完整的单元井井网为一个正六边形6。加热井均匀分布在正六边形交点处，对整个单元区进行加热；生产井位于正六边形中心点处，用来开采干酪根加热转化成的液态烃；加热井与生产井在地层中立体平行分布，互不相交。
综上，本申请所提供的页岩油原位建井方法在实施流程上主要包含如下五个步骤：
1、在页岩油储层上下边界设置边缘井；
2、实现标准水平井与直井之间的“U”型连接；
3、利用双水平井磁测距技术进行其余水平井的钻进，包含加热井、生产井；
4、完成一口单元井的井网部署；
5、对多个单元井井网进行部署，建立地下工厂。(多个单元井的构建流程皆可参考前述步骤1至4)
请参考图4所示，在本申请一实施例中，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：
S401通过井下工具串的线性电极向周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；
S402根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置；
S403根据所述相对位置调整当前井的井眼轨迹。
再请参考图5A所示，根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置包含：
S501对所述电磁信号进行聚类分析获得聚类数据；
S502根据所述聚类数据构建混合矩阵，通过所述混合矩阵求解线性规划获得试算数据；
S503根据所述试算数据通过变换域分离获得多个源信号，对所述源信号进行小波变换获得当前井与邻井的相对位置。
上述调整流程主要适用于多井眼防碰，其具体实施流程可包含如下步骤：
1、地面工控机控制井下工具串的线性电极向周围地层注入高频电磁波；
2、电磁波大部分吸附到邻井金属套管上，聚集产生向上和向下的电流；
3、通过探管采集多口邻井金属套管聚集的向下的电流产生的磁场和姿态；
4、通过电缆将数据传输到地面工控机，工控机的另一端连接计算机设备；
5、执行信号分离程序，然后同时解算出正钻井与邻井的距离。
具体地，步骤5的信号分离流程为：对混合信号进行聚类分析；估计混合矩阵；试算求解线性规划；在变换域分离出多个源信号；小波变换恢复出多个源信号。在实际工作中，上述流程的使用方式如下：
将邻近井套管、线性电极和当前井套管分为足够小的线段，此时可以将这些微段看作点电流源，具体可参考图5B所示。其中，t为点电源到地面的深度，m；hi为第i层地层的界面深度，m；σi为第i层地层的电导率，S/m。第i层地层源点和第j层地层场点的格林函数为：
其中，j的取值区间为[1,n]，J0(λx)为0阶贝塞尔函数，存在以下恒等式：
联立公式(1)和各地层边界条件：
可以求解出公式(1)中的Aij和Bij：
使用prony算法，可以求出公式(4)和公式(5)中的ak、bk、ck、dk，T为3～6之间的项数。
根据公式(1)、公式(2)、公式(4)和公式(5)，得到格林函数：
由于邻近井套管、线性电极和当前井套管的长度远远大于它们自身的直径，因此可以将其看作一维线性导体，故地层中任意一点由套管或线性电极所泄露的电流产生的电势，可通过泄露电流密度ξ(单位为A/m)表示为：
将邻近井套管、线性电极和当前井套管分别划为H段、J段、K段，(单位为V)为第n微段在第m微段上产生的电势，Rmn(单位为Ω)为第n微段在第m微段之间的阻抗，In(单位为A)为第n微段上的电流，则所有微段在第m微段上聚集的电势为：
且阻抗Rmn可表示为：
第n微段在第m微段位于同一地层时，联立公式(6)和公式(9)，可计算得到Rmn：
第n微段在第m微段位于不同地层时，联立公式(6)和公式(9)，可计算得到Rmn：
由于套管和线性电极的电阻率都非常小，可以视为等势体，因此有：
根据基尔霍夫电流定律，套管和线性电极上的电流有：
其中，Ig为电源输出电流，A。
联立公式(8)、公式(12)和公式(13)，建立计算泄露电流矩阵：
其中，b、e、r分别表示邻近井套管、线性电极、当前井套管，且有：
[Ib Ie Ir]T＝[I1 I2 … I(H+J+K)]T (16)
ones(H,1)＝[1 1 … 1]H×1 T (17)
ones(1,H)＝[1 1 … 1]1×H (18)
zeros(H,1)＝[0 0 … 0]H×1 T (19)
zeros(1,H)＝[0 0 … 0]1×H (20)
此外，公式(14)中的ones(J,1)、ones(1,J)、zeros(J,1)、zeros(1,J)、ones(K,1)、ones(1,K)、zeros(K,1)和zeros(1,K)与公式(17)～公式(20)格式一致。
通过公式(14)，可以计算出邻近井套管、线性电极和当前井套管上的电流分别为：
由于线性电极与探管处于同轴且距离很近，所以由线性电极产生的磁场信号可以忽略。探管探测到的电磁信号为邻近井与当前井套管上的电流产生的磁感应强度之和，根据比奥萨伐尔定律有：
以此，根据探管探测到的电磁信号即可计算获得当前井与邻井的相对位置。
本申请还提供一种适用于所述的页岩油原位建井方法的偏离磁导向系统，所述系统包含测量探管、放电电极、磁短节和数据采集装置；所述磁短节设置于水平井的钻头位置，用于产生磁信号；所述放电电极和所述测量探管通过电缆放入直井底部；其中，所述放电电极用于向地层放电，触发预设区域内钻柱产生磁信号；所述测量探管用于采集预设区域内的磁信号；所述数据采集装置与所述测量探管相连，用于根据采集获得的磁信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置。
具体请参考图6所示，在实际工作中，所述偏离磁导向系统由目标井1、测井电缆2、放电电极3，测量探管4，钻头5，磁短节6，螺杆钻具7，钻柱8，正钻井9，数据采集系统10，电源11组成。
其中，测井电缆2、放电电极3、测量探管4、数据采集系统10与电源11组成无源磁导向系统。测量探管4位于目标井底部，放电电极3可以通过测井电缆2和电源11联通后向地层放电，电流遇到钻柱产生磁信号，测量探管4捕捉到同时也能捕捉到磁短节6产生的磁性号，同时当水平井钻头钻至直井距离2m以内时，磁探测精度误差可控制在1％以内，可以控制直井与水平井最近距离达到厘米级，当布局水平井井网通过直井探测可有效避免水平井相互碰撞，起到导航作用。同时，在测量探管4内部增加了保温瓶结构，使测量系统核心部分耐温等级由125℃提升至200℃以上。
本申请还提供一种适用于所述的页岩油原位建井方法的多井眼防碰系统，所述系统包含探管、绝缘带、电磁波发射器和数据处理装置；所述探管下放至当前钻井的底部，并通过所述绝缘带与所述电磁波发射器相连；所述电磁波发射器用于根据控制指令想周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；所述探管将采集到的相邻井的电磁信号提供至所述数据处理装置；所述数据处理装置根据所述电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置。
具体请参考图7所示，在实际工作中，所述多井眼防碰系统包含探管6、绝缘带7、电磁波发射器8、七芯电缆9、工控机10和计算机设备11。
其中，井下工具串自下而上依次为：探管6下放到正钻井1的底部，通过绝缘带7与电磁波发射器8相连，然后通向七芯电缆9，另一端通过标准接口连接工控机10，计算机设备11连接工控机10。
具体实施流程为：当正钻井1钻至与邻井3、5防碰井段时，将正钻井1中的钻具取出，将用七芯电缆9连接的井下工具串放入正钻井1中。需要工作时，工控机10控制电磁波发射器8向周围地层注入电磁波12，由于金属套管的电磁吸附能力远超地层，电磁波12会聚集到邻井金属套管2、4，形成向上和向下的电流13、15，从而产生磁场信号14、16，探管6采集到的邻井金属套管2、4分别产生的磁场信号14、16和姿态，通过七芯电缆9的通信通道传输到工控机10和计算机设备11，计算机设备11运用本发明的多井眼防碰测量方法分别确定正钻井1和邻井3、5的相对位置。特别的，计算机设备11可以是任何一种具有程序计算功能的设备，包括但不限于：电脑、手机、平板电脑、微型机等智能设备。
本申请的有益技术效果在于：(1)利用磁测距技术在页岩油储层建立直井与水平井的“U”型连接，设计了偏离磁导向系统方案，提高了钻井精度，当布局水平井井网时，可通过直井探测有效避免水平井相互碰撞，起到导航作用；(2)利用磁测距技术与地面激励线圈的配合确保了多水平井的钻井精度，降低了水平井间碰撞的可能性，有利于单元井井网部署；(3)所采用的地面线圈具有良好的便携性，便于快速铺设；且线圈能量强度可以随着作业的深度及复杂程度而调整，适应性较强；(4)在单元井井网部署良好的基础上，建立多个单元井，形成一个地下工厂，扩大了对页岩油储层的加热规模，提高了开采效益。(5)通过信号分离能够同时识别相邻多井眼，从而提高复杂结构井钻井效率。
本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
如图8所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理器130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图8中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图8所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
存储器140还可以包括数据存储部(数据143)，该数据存储部(数据143)用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部(驱动程序144)可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种页岩油原位建井方法，其特征在于，所述方法包含：
根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域的地面布置地面激励线圈，通过所述地面激励线圈构建磁信标；
利用地质导向技术在页岩油储层的上下边界分别构建水平边缘井，并根据页岩油加热区域的位置信息于对应区域构建贯穿页岩油储层的直井；
根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井；其中，所述生产井和所述加热井在地层中立体平行分布且互不相交；
根据所述生产井和所述加热井获得单位井的井网部署。
2.根据权利要求1所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和加热井包含：
通过钻具中的磁传感器阵列测量磁信标在测点处的磁场分布获得检测信号，并提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据；
根据所述信号变化数据计算磁场分量在相应方向上的变化率，并采用三维牛顿梯度下降法求解交流线圈的磁场大小获得测点相对于磁信标的位置坐标；
根据所述位置坐标控制钻井的井眼轨迹构建所述生产井和所述加热井。
3.根据权利要求2所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据包含：通过正交检波算法或匹配滤波算法提取所述检测信号的幅值获得信号变化数据。
4.根据权利要求2所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，根据所述直井通过偏离磁导向技术构建标准水平井包含：
通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数，根据所述位置参数调整所述标准水平井在预设关键节点的井眼轨迹；
根据所述井眼轨迹构建标准水平井。
5.根据权利要求4所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，通过所述直井为参考坐标计算水平井的位置参数包含：
于所述直井内放入探管，根据所述水平井中磁短节检测所述探管产生的磁场信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置；
根据所述相对位置分析获得所述水平井的位置参数。
6.根据权利要求1所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，多个所述加热分布在正六边形的交点处，对位置所述正六边形中心处的生产井进行加热。
7.根据权利要求1所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：通过旋转导向工具RSS调整生产井和多个加热井在构建过程中的井眼轨迹。
8.根据权利要求1所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，根据所述标准水平井通过双水平井磁测距技术以所述磁信标为基准分别构建生产井和多个加热井还包含：
通过井下工具串的线性电极向周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；
根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置；
根据所述相对位置调整当前井的井眼轨迹。
9.根据权利要求8所述的页岩油原位建井方法，其特征在于，根据相邻井内探管采集到电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置包含：
对所述电磁信号进行聚类分析获得聚类数据；
根据所述聚类数据构建混合矩阵，通过所述混合矩阵求解线性规划获得试算数据；
根据所述试算数据通过变换域分离获得多个源信号，对所述源信号进行小波变换获得当前井与邻井的相对位置。
10.一种适用于权利要求1至9中任一项所述的页岩油原位建井方法的偏离磁导向系统，其特征在于，所述系统包含测量探管、放电电极、磁短节和数据采集装置；
所述磁短节设置于水平井的钻头位置，用于产生磁信号；
所述放电电极和所述测量探管通过电缆放入直井底部；
其中，所述放电电极用于向地层放电，触发预设区域内钻柱产生磁信号；所述测量探管用于采集预设区域内的磁信号；
所述数据采集装置与所述测量探管相连，用于根据采集获得的磁信号计算获得所述水平井和所述标准直井的相对位置。
11.一种适用于权利要求1至9中任一项所述的页岩油原位建井方法的多井眼防碰系统，其特征在于，所述系统包含探管、绝缘带、电磁波发射器和数据处理装置；
所述探管下放至当前钻井的底部，并通过所述绝缘带与所述电磁波发射器相连；
所述电磁波发射器用于根据控制指令想周围地层注入高频电磁波，使相邻井内金属套管聚集向下的电流并产生磁场信号；
所述探管将采集到的相邻井的电磁信号提供至所述数据处理装置；
所述数据处理装置根据所述电磁信号通过信号分离计算获得当前井与邻井的相对位置。
12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一所述方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有由计算机执行权利要求1至9任一所述方法的计算机程序。
14.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至9任一所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311035206.3A CN117027748A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311035206.3A CN117027748A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117027748A true CN117027748A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88602003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311035206.3A Pending CN117027748A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117027748A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080087428A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | Enhanced shale oil production by in situ heating using hydraulically fractured producing wells |
| CN102003170A (zh) * | 2010-10-19 | 2011-04-06 | 中国石油大学(北京) | 一种用于sagd双水平井随钻电磁测距导向的计算方法 |
| CN103306654A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 吉林大学 | 一种油页岩的地下原位电磁复合加热方法 |
| US20160010442A1 (en) * | 2014-05-12 | 2016-01-14 | Qmast LLC, a Colorado Limited Liability Company | Circulation methodologies and systems for hydrocarbon production from oil shale and oil sands and well-rehabilitation and formational pressurization of conventional hydrocarbon systems |
| CN107558985A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-01-09 | 吉林大学 | 一种油页岩原位开采的布井及地层处理方法 |
| CN109667570A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-04-23 | 中国石油大学(北京) | 井网结构、储层改造方法及原位采油方法 |
| CN113107472A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-13 | 京鸿石油钻采工程技术有限公司 | 一种适用于钻井防碰的主动磁测距装置及方法 |
| CN114033353A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-11 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种井眼轨迹电磁定位方法和系统 |
-
2023
- 2023-08-16 CN CN202311035206.3A patent/CN117027748A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080087428A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | Enhanced shale oil production by in situ heating using hydraulically fractured producing wells |
| CN101558216A (zh) * | 2006-10-13 | 2009-10-14 | 埃克森美孚上游研究公司 | 使用水力压裂生产井、通过原位加热增强页岩油生产 |
| CN102003170A (zh) * | 2010-10-19 | 2011-04-06 | 中国石油大学(北京) | 一种用于sagd双水平井随钻电磁测距导向的计算方法 |
| CN103306654A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 吉林大学 | 一种油页岩的地下原位电磁复合加热方法 |
| US20160010442A1 (en) * | 2014-05-12 | 2016-01-14 | Qmast LLC, a Colorado Limited Liability Company | Circulation methodologies and systems for hydrocarbon production from oil shale and oil sands and well-rehabilitation and formational pressurization of conventional hydrocarbon systems |
| CN107558985A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-01-09 | 吉林大学 | 一种油页岩原位开采的布井及地层处理方法 |
| CN109667570A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-04-23 | 中国石油大学(北京) | 井网结构、储层改造方法及原位采油方法 |
| CN113107472A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-13 | 京鸿石油钻采工程技术有限公司 | 一种适用于钻井防碰的主动磁测距装置及方法 |
| CN114033353A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-11 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种井眼轨迹电磁定位方法和系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 车阳 等: "页岩油原位开发小井间距水平井钻井模拟实验初探", 一种电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品, vol. 45, no. 1, 25 January 2022 (2022-01-25), pages 29 - 34 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10605072B2 (en) | Well ranging apparatus, systems, and methods | |
| EP2697669B1 (en) | Method for real-time downhole processing and detection of bed boundary for geosteering application | |
| US9612355B2 (en) | Imaging and sensing of subterranean reservoirs | |
| US10428642B2 (en) | Transposition of logs onto horizontal wells | |
| US10001006B2 (en) | Ranging using current profiling | |
| US10119394B2 (en) | Multi-frequency dielectric borehole imager | |
| US9927551B2 (en) | Multifrequency processing to determine formation properties | |
| AU2013394401A1 (en) | Detecting boundary locations of multiple subsurface layers | |
| CN104870746A (zh) | 深部地层估算系统和方法 | |
| US11614558B2 (en) | Look ahead information for a geo-steering system | |
| DE112013007621T5 (de) | Kreuzkopplungsbasierte Fluidfrontüberwachung | |
| CN105074505A (zh) | 真岩层电阻率的确定 | |
| WO2016057946A1 (en) | Electrode -based tool measurement corrections based on leakage currents estimated using a predetermined internal impedance model table | |
| CN104360395A (zh) | 一种井上下全空间地震波数据采集系统和勘探方法 | |
| Balch et al. | Field testing and validation of a mechanical alternative to radial jet drilling for improving recovery in mature oil wells | |
| Kurdi | A new computational model to predict breakdown pressures in cased and perforated wells in unconventional reservoirs | |
| RU2634465C1 (ru) | Дальномерная система и методика применения магнитных монополей | |
| US20160362937A1 (en) | Formation analysis and drill steering using lateral wellbores | |
| CN117027748A (zh) | 页岩油原位建井方法、偏离磁导向系统及多井眼防碰系统 | |
| EP3911836A1 (en) | Real-time calibration of excitation ranging for tracking wellbore drilling | |
| Wilt et al. | 3D waterflood monitoring at Lost Hills with crosshole EM | |
| NO20211098A1 (en) | Look ahead data and uncertainty display | |
| CN105484732B (zh) | 用于水平井钻井地质导向施工过程井深的处理方法 | |
| Wilt et al. | Using Crosswell Electromagnetics to Map Water Saturation and Formation Structure at Lost Hills | |
| Deng et al. | Proactive well placement integrated into a systematical approach enhances productivity in a complex offshore field, Bohai Bay |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |