CN203347780U

CN203347780U - Sagd水平井远程监控装置

Info

Publication number: CN203347780U
Application number: CN 201320371646
Authority: CN
Inventors: 梁海波; 赵金洲; 胡红; 马欣; 张禾; 李欣嵘
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-06-27

Abstract

本实用新型涉及一种SAGD水平井远程监控装置，包括MWD随钻测量器、MGT磁导向器、数据采集模块、远程传输模块、防碰预警模块和主控模块等；方位角传感器、位移传感器通过磁通门联接MWD随钻测量器，重力加速度传感器联接数据采集模块；主控模块联接MGT磁导向器、远程传输模块和防碰预警模块。本实用新型采用MWD与MGT配合使用的方式，实时测量井眼轨迹参数，参数监控更加系统直观；在数据库的基础上，监控系统对所测得的井深、井斜角、方位角及其变化量等参数进行数据融合，建立空间几何数学模型，运用新的算法经过数据分析计算得出井眼轨迹间距，实现井眼轨迹防碰以及偏离预警；实现井场基地监控一体化。

Description

SAGD水平井远程监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种水平井远程监控装置，特别是一种SAGD水平井远程监控装置。

背景技术

目前，随着世界化石能源需求量的增加，石油开采行业加大了对稠油的开采力度。SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽辅助重力泄油）平行水平井原油开采技术是通过注气井向目的层注入高干度高温蒸汽，形成蒸汽腔加热稠油油藏，使原油温度升高，黏度系数降低，在重力作用下原油被驱向位于目的层底部的生产井，然后连续采出。SAGD平行水平井原油开采工艺对注气井和生产井两口井水平段的钻进提出了较一般单井筒水平井更高的要求：首先，必须保证两口井井眼轨迹的水平段以一定的井斜角和方位角在目的层中穿行。生产井能够尽可能的位于油层底部，以保证尽可能多的原油能够采出；注气井在油层中所处的位置要保证能够在注气阶段形成并合理利用蒸汽腔。其次，必须尽可能保证两口井井眼轨迹的水平段在重力切面上平行，并保持一定的距离。井眼间距在工程技术误差允许的范围内，尽可能的保证两口井井眼轨迹水平段平行的关系；如果距离太近，容易发生汽窜，在蒸汽冷凝后形成蒸汽水锥堵塞生产井；如果距离太远，蒸汽腔就无法包裹住整个油层和生产井，影响采收率。

但是，针对SAGD平行水平井的钻井工艺特点，目前国内外还没有一套将MWD与MGT相配合，运用井斜角、方位角、井深及各自变化量等井眼轨迹参数计算井眼轨迹间距，具有集井眼轨迹监控、井眼防碰预警以及数据融合比对等功能于一体的专门用于SAGD平行水平井井眼轨迹监控的系统。现有的井眼轨迹防碰技术存在不足之处。

实用新型内容

为了克服现有水平井远程监控装置的不足，本实用新型提供一种SAGD水平井远程监控装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：SAGD水平井远程监控装置，包括重力加速度传感器、方位角传感器、位移传感器和磁通门，还包括MWD随钻测量器、MGT磁导向器、数据采集模块、远程传输模块、防碰预警模块和主控模块；方位角传感器、位移传感器分别通过磁通门联接MWD随钻测量器；重力加速度传感器联接数据采集模块；主控模块分别联接MGT磁导向器、远程传输模块、数据采集模块和防碰预警模块；数据采集模块分别联接MWD随钻测量器和远程传输模块。

本实用新型采用MWD随钻测量与MGT磁导向工具配合使用，在已经完钻的生产井中靶点处安放磁场发射源，用以产生稳定磁场；在正在钻进的注气井中运用经过改装的MWD随钻测量工具与注气井中的MGT磁导向工具配合使用，以测量注气井的实时井斜角、方位角以及相对磁场发射源的位置和距离，基于RS485总线结构搭建监控系统的数据采集系统，采集来自各传感器的实际测量信号。

为了保证注气井与生产井井眼轨迹水平段相互平行并且之间的距离保持在设计的范围内，要对注气井的井眼轨迹进行实时监控，测量其到生产井的距离。根据MGT磁导向工具及MWD随钻测量仪器的测量原理，在判断出实际距离与设定距离之差为零的基础之上，引入井斜角和方位角的判断：如果井斜角和方位角的改变量都为零，则判定此时注气井实钻轨迹的测量点位于设计轨迹之上；如果井斜角和方位角的改变量中，至少有一个不为零，那么就可据此判定此时注气井实钻轨迹已经偏离了设计轨迹，发出预警警报。

进一步，根据建立的空间立体几何数学模型，将位于注气井实钻轨迹上的测量点到生产井轨迹的距离与设计距离做差运算，结合测量点与实钻轨迹上的已知点之间井斜角和方位角的变化量，综合计算判断平行井井眼轨迹之间的距离是否符合实际工程技术指标，实现SAGD双水平井的井眼轨迹防碰预警。

本实用新型的有益效果是：采用MWD与MGT配合使用的方式，实时测量井眼轨迹参数，并在监控软件中实时显示变化趋势曲线图，使得参数监控更加系统直观；在数据库的基础上，监控系统对所测得的井深、井斜角、方位角及其变化量等参数进行数据融合，建立空间几何数学模型，运用新的算法经过数据分析计算得出井眼轨迹间距，实现井眼轨迹防碰以及偏离预警；实现静态数据与随钻测量数据的融合比对，为甲方提供可靠的数据验证平台。远程传输系统将现场数据实时传输给指挥系统所在基地地，实现井场基地监控一体化。

附图说明

图1是本实用新型监控装置的结构示意图；图2是本实用新型的实施例现场示意图；图3是本实用新型实施例的预警算法示意图；图4是本实用新型实施例的预警算法判断示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示， SAGD水平井远程监控装置，包括重力加速度传感器、方位角传感器、位移传感器和磁通门，MWD随钻测量器、MGT磁导向器、数据采集模块、远程传输模块、防碰预警模块和主控模块；所述的方位角传感器、位移传感器分别通过磁通门联接MWD随钻测量器，所述的重力加速度传感器联接数据采集模块；所述的主控模块分别联接MGT磁导向器、远程传输模块、数据采集模块和防碰预警模块；所述的数据采集模块分别联接MWD随钻测量器和远程传输模块。

如图2所示，采用MWD随钻测量器与MGT磁导向器配合使用，在已经完钻的生产井中靶点处安放磁场发射源，用以产生稳定磁场；在正在钻进的注气井中运用经过改进的MWD随钻测量器与上方的注气井中的MGT磁导向器配合使用，以测量注气井的实时井斜角、方位角以及相对磁场发射源的位置和距离，基于RS485总线结构搭建监控系统的数据采集系统，采集来自各传感器的实际测量信号。

为了保证注气井与生产井井眼轨迹水平段相互平行并且之间的距离保持在设计的范围内，要对注气井的井眼轨迹进行实时监控，测量其到生产井的距离。根据MWD随钻测量器的测量原理进行测量。

井眼轨迹防碰预警算法示意如图3所示，直线BE为生产井井眼轨迹，直线AF为注气井设计轨迹，根据SAGD双平行水平井的工艺特点，将注气井实钻轨迹AD向设计轨迹所在水平面投影，得到投影直线AC，则实钻轨迹直线AD与投影直线AC之间的夹角为井斜角变化量，投影直线AC与设计轨迹直线AF之间的夹角为方位角变化量

。通过MWD测得A点、G点的井斜角、方位角和井深参数分别为A点

、G点

。

点J为G点在实钻轨迹投影AC直线上的投影，点L为J点在设计轨迹AF直线上的投影，点M为点L在生产井轨迹BE所在水平面的投影。

根据空间几何证明可得：点G、J、L、M共面于平面GLJ，GM⊥BE。线段GM的长度即为测量点到生产井的距离。将GM的长度与设定距离h进行比较，即可得到预警算法。在直角三角形△GLJ、直角三角形△GJA、直角三角形△ALJ中，

；（2-1）

；（2-2）

；（2-3）

故

；（2-4）

设∠GLJ=

，∠GLM=90°+；在△GLM中，由余弦定理可得：

；（2-5）

在直角三角形△GJL中，

；

又

故有方程：

；（2-6）

各项带入数据参数得

；（2-7）

对实际距离|GM|与设定距离h的值做差运算，即

（2-8）

井眼轨迹防碰预警算法判断示意如图4所示。根据式（2-8）可以看出，若差值大于零，则注气井测量点和生产井之间的距离超出设定距离，若

小于零则注气井测量点和生产井之间的距离不足设定距离，这两种情况可以判定注气井井眼轨迹偏离了设计轨迹，发出预警，如图4中注气井3、4、5、6所示的位置；若

等于零，则距离满足要求，如图4中注气井1、2所示的位置，但是实际距离与设定距离的差值

等于零的情况却还无法判定注气井井眼轨迹就是位于设计轨迹之上，如图4中注气井2所示的位置。于是，还需要根据井斜角和方位角的偏差来判断。

在实际工程中，由于在地层中设定距离、测量点和测量点在生产井轨迹上的投影构成的是以测量点在生产井轨迹上的投影为圆心，以设定距离为半径的一个与井眼轨迹前进方向垂直的圆形平面。

当测量点与其投影点与之间的距离等于设定距离时，只能说明测量点位于圆上。要在判断出实际距离与设定距离之差为零的基础之上，引入井斜角和方位角的判断：如果井斜角和方位角的改变量都为零，则判定此时注气井实钻轨迹的测量点位于设计轨迹之上；如果井斜角和方位角的改变量中，至少有一个不为零，那么就可据此判定此时注气井实钻轨迹已经偏离了设计轨迹，防碰预警模块发出预警警报。

根据建立的空间立体几何数学模型，将位于注气井实钻轨迹上的测量点到生产井轨迹的距离与设计距离做差运算，结合测量点与实钻轨迹上的已知点之间井斜角和方位角的变化量，综合计算判断平行井井眼轨迹之间的距离是否符合实际工程技术指标，实现SAGD双水平井的井眼轨迹防碰预警。

Claims

1.一种SAGD水平井远程监控装置，包括重力加速度传感器、方位角传感器、位移传感器和磁通门，其特征在于，还包括MWD随钻测量器、MGT磁导向器、数据采集模块、远程传输模块、防碰预警模块和主控模块；所述的方位角传感器、位移传感器分别通过磁通门联接MWD随钻测量器；所述的重力加速度传感器联接数据采集模块；所述的主控模块分别联接MGT磁导向器、远程传输模块、数据采集模块和防碰预警模块；所述的数据采集模块分别联接MWD随钻测量器和远程传输模块。