一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計及控制方法。該軌跡設計方法包括：利用地震數據獲取所述碳酸鹽巖縫洞的輪廓；確定距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安全距離；確定每個所述碳酸鹽巖縫洞的分段鉆井軌跡，并將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的分段鉆井軌跡依次連接得到碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡。本發(fā)明優(yōu)化了碳酸鹽巖儲層鉆井軌跡，能夠提高水平井與縫洞溝通能力，降低開發(fā)成本，提高勘探開發(fā)效率，同時避免鉆井過程易發(fā)生的溢漏，從而更加順利地鉆達目的井深。
【專利說明】一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計及控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井領域，具體地，涉及一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計 及控制方法。

【背景技術】
[0002] 我國西部的油氣資源比較豐富，但該地區(qū)的油氣大多富集在深層，勘探開發(fā)過程 中所呈現出來的問題較淺層油氣資源有較大差異，例如塔里木盆地碳酸鹽巖石油資源量占 盆地總量的38%。
[0003] 對于碳酸鹽巖油氣開采而言，水平井技術得到了廣泛的應用。水平井可以提高產 能，減少紊流現象。對于碳酸鹽巖油氣資源而言，由于碳酸鹽巖油氣分布的連續(xù)性差且隨機 分布，單井控制儲量大小不一，需要水平井來溝通多個縫洞以提高產能。
[0004] 由于碳酸鹽巖儲層的縫洞結構是近似成串珠形狀，在對其進行開采時，需要將縫 洞向串糖葫蘆一樣將縫洞串起來，但不能將其打開，待鉆井完成以后，通過壓裂等措施將縫 洞打開，從而更好地開發(fā)油氣資源。為了將縫洞安全地串起來，需要設計出水平鉆井過程中 鉆井的軌跡，以便既能夠將縫洞安全地串起來，又方便將縫洞打開。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計及控制方法，以實現對油氣 資源的安全和有效開采。
[0006] 為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計方法，該方法包 括：利用地震數據獲取所述碳酸鹽巖縫洞的輪廓；確定距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安全 距離；確定每個所述碳酸鹽巖縫洞的分段鉆井軌跡，并將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的分段 鉆井軌跡依次連接得到碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡。
[0007] 優(yōu)選地，該方法還包括確定矩形邊界。
[0008] 優(yōu)選地，所述矩形邊界為涵蓋所述碳酸鹽巖縫洞的輪廓并且呈水平方向放置的矩 形邊界中具有最小面積的矩形邊界。
[0009] 優(yōu)選地，所述距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安全距離為距所述矩形邊界的上邊界 的預設安全距離。
[0010] 優(yōu)選地，按照下式確定距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安全距離：y= 2yi_y*，其中y為距離第i個所述碳酸鹽巖縫洞的矩形邊界的上邊界的安全距離， y*=Σ?Ιι，％ = XeLi，L為第i個所述碳酸鹽巖縫洞的矩形邊界上邊界 的井深，X為第i段水平軌道的水平位移，坐標落在對應的Li段內，Li為第i個所述碳酸鹽 巖縫洞的矩形邊界在水平方向的長度。
[0011] 優(yōu)選地，所述將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆井軌跡依次連接得到碳酸鹽巖縫洞 鉆井軌跡包括：將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆井軌跡的端點連接形成兩個三角形；將相 距最遠的相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆井軌跡的端點用經過所述兩個三角形的共用端點 的S型曲線連接；將所述S型曲線依次連接得到所述碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡。
[0012] 優(yōu)選地，所述S型曲線由兩段圓弧組合而成。
[0013] 本發(fā)明提供了一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡控制方法，該方法包括：根據所述的方 法得到的碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡進行碳酸鹽巖縫洞鉆井；預測/檢測井底壓力；在工程參 數變化超過閾值的情況下，調節(jié)井底壓力以使得井底壓力恒定或流量恒定，并且使所述碳 酸鹽巖縫洞鉆井軌跡遠離所述碳酸鹽巖縫洞。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)化了碳酸鹽巖儲層鉆井軌跡，能夠提高水平井與縫洞溝通能力，降低開 發(fā)成本，提高勘探開發(fā)效率，同時避免鉆井過程易發(fā)生的溢漏，從而更加順利地鉆達目的井 深。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是本發(fā)明提供的安全余量恒定距離法示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明提供的距離縫洞串上邊界最近的水平線示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明提供的根據上邊界進行映射調整后的軌跡示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明提供的上下兩條平行線曲線過渡示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明提供的壓力及軌跡調整控制方法示意圖。
[0022] 附圖標記說明
[0023] 1 長橢圓形輪廓 2 不規(guī)則形狀輪廓
[0024] 3 短橢圓形輪廓 4 裂縫輪廓
[0025] 5、7、9、11 縫洞上邊界平行線
[0026] 6、8、10 連接直線

【具體實施方式】
[0027] 以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028] 為了設計出安全而合理的碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡，首先需要根據地震歷史數據進 行分析，得到碳酸鹽巖縫洞的輪廓。由于通過地震數據分析得到的地址結構存在一定的誤 差，因此只能得到碳酸鹽巖縫洞的輪廓而不能精確地確定其形狀和大小。在理想的狀況下， 如果在鉆井的過程中，沿著碳酸鹽巖縫洞的輪廓前進或許是可期望的，但現實中并不能如 此處理，需要留出安全余量才能保證鉆井過程中不發(fā)生泄漏。為了便于確定安全余量，本發(fā) 明通過為各個碳酸鹽巖縫洞沿其輪廓建立水平放置的矩形邊界，然后在矩形邊界的基礎上 再確定安全余量。對于安全余量的確定，本發(fā)明可以采用兩種方法，一種方法是對于輪廓設 置相對恒定的安全距離，另一種方法是通過建模，利用求極值的方法得到安全距離，其中對 于具有不同輪廓的碳酸鹽巖縫洞，其安全距離可能不同。
[0029] 為了便于說明，本發(fā)明示出了四種不同輪廓的碳酸鹽巖縫洞，如圖1所示，包括長 橢圓形輪廓1、不規(guī)則形狀輪廓2、短橢圓形輪廓3以及裂縫輪廓4,并針對這幾種不同輪廓 示出了相應的矩形邊界。對于本領域技術人員而言，矩形邊界可以涵蓋碳酸鹽巖縫洞的輪 廓就是符合要求的矩形邊界，但是為了提高油氣開采的效率，期望使用具有最小面積且水 平放置的矩形邊界。具有最小面積且水平放置的矩形邊界可以給各種不同形狀的輪廓形成 點接觸。
[0030] 由于在油氣開采中采用水平鉆井，在確定碳酸鹽巖縫洞的輪廓對應的矩形邊界以 后，可以采用固定的安全余量來設計鉆井軌跡，例如在矩形邊界的上邊界以上按照固定距 離形成一段與矩形軌跡的水平方向長度相同的線段，也就是分段的鉆井軌跡，如碳酸鹽巖 縫洞上邊界平行線5、7、9、11，然后為了形成連續(xù)的鉆井軌跡，需要將相鄰的碳酸鹽巖縫洞 上邊界平行線5、7、9、11通過連接直線6、8、10連接起來，從而形成了碳酸鹽巖縫洞鉆井軌 跡。通過數學方法來描述可以如下描述分段的鉆井軌跡：
[0031] 分段函數：
[0032] y = Yi-A j, i = 1, ···, n, x e Li (I)
[0033] yi :第i個所述碳酸鹽巖縫洞的矩形邊界上邊界的井深；
[0034]X:第i段水平軌道的水平位移，坐標落在對應的Li段內；
[0035] Ai為安全余量，可以是經驗值，從零點幾米到幾米不等。
[0036] Hiin(Ai)=0, Li為縫洞平行線段的長度。
[0037] 如上所述，也可以采用求極值的方法來確定安全距離?？梢酝ㄟ^如下函數來表示 距離縫洞串上邊界函數：
[0038]f(y)=a + (2)

【權利要求】
1. 一種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡設計方法，其特征在于，該方法包括： 利用地震數據獲取所述碳酸鹽巖縫洞的輪廓； 確定距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安全距離； 確定每個所述碳酸鹽巖縫洞的分段鉆井軌跡，并將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的分段鉆 井軌跡依次連接得到碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括確定矩形邊界。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述矩形邊界為涵蓋所述碳酸鹽巖縫洞 的輪廓并且呈水平方向放置的矩形邊界中具有最小面積的矩形邊界。
4. 根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述距離每個所述碳酸鹽巖縫洞的安 全距離為距所述矩形邊界的上邊界的預設安全距離。
5. 根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，按照下式確定距離每個所述碳酸鹽巖 縫洞的安全距離： y = 2Yi-y*, 其中y為距離第i個所述碳酸鹽巖縫洞的矩形邊界的上邊界的安全距離， y*= Ef=I巧扔，Oti X G Li, 為第i個所述碳酸鹽巖縫洞的矩形邊界上邊界 的井深，X為第i段水平軌道的水平位移，坐標落在對應的Li段內，Li為第i個所述碳酸鹽 巖縫洞的矩形邊界在水平方向的長度。
6. 根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆 井軌跡依次連接得到碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡包括： 將相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆井軌跡的端點連接形成兩個H角形； 將相距最遠的相鄰的所述碳酸鹽巖縫洞的鉆井軌跡的端點用經過所述兩個H角形的 共用端點的S型曲線連接； 將所述S型曲線依次連接得到所述碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述S型曲線由兩段圓弧組合而成。
8. -種碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡控制方法，其特征在于，該方法包括： 根據權利要求1-7任意一項所述的方法得到的碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡進行碳酸鹽巖 縫洞鉆井； 預測/檢測井底壓力； 在工程參數變化超過闊值的情況下，調節(jié)井底壓力W使得井底壓力恒定或流量恒定， 并且使所述碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡遠離所述碳酸鹽巖縫洞。
9. 根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述使所述碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡 遠離所述碳酸鹽巖縫洞包括： 根據彎螺桿的造斜能力上抬預定距離后，再沿與所述得到的碳酸鹽巖縫洞鉆井軌跡平 行的軌跡鉆進。
10. 根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述工程參數包括鉆頭扭矩、鉆速、 井底壓力W及出入口流量中的至少一者。
【文檔編號】E21B44/00GK104265270SQ201410370845
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】石林, 周英操, 劉偉, 翟小強, 王瑛, 王凱, 周泊奇, 羅良波, 付加勝 申請人:中國石油集團鉆井工程技術研究院