专利名称：一种随钻邻井距离计算方法
技术领域：
本发明涉及一种距离计算方法，特别是关于一种可以在海洋石油钻井工程中用于丛式井防碰预警的随钻邻井距离计算方法。
背景技术：
随着海上石油油田开发需求的日益增大，一些可以提高开发效益的老平台高密度加密井项目正在陆续展开。许多需要在老井网下加密开采的油田面临着越来越大的井眼碰撞风险。如果钻井过程中，没有及时发现钻头已经接近邻井的井筒，就有可能在较短时间内引发井眼碰撞事故。一旦发生碰撞，轻者会造成套管柱的变形，重者会钻穿套管，引发严重的井眼事故，从而造成巨额的经济损失，破坏海洋生态环境。目前国内外主要采用的防碰技术包括钻井的整体优化设计、井眼轨迹控制和防碰扫描技术。这些方法容易受到作业条件和作业环境的影响，需要依赖相关的井眼历史数据资料。由于实际作业中，老井的历史数据资料往往不全，钻井的测量数据易受到周围邻井的磁干扰，以及钻头的方向无法实时准确确定，导致加密调整井在使用传统的防碰技术进行钻井时施工难度大，严重时甚至会制约钻井的施工进度，给施工者添加额外的精神压力。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够计算施工井钻头与监测邻井套管在同一井深处的相对距离，进而确定施工井钻头在井下的空间位置及其趋近方向，实现碰撞风险预警的随钻邻井距离计算方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种随钻邻井距离计算方法，它包括以下步骤1)设置一包括四个以上的振动加速度传感器，一信号滤波放大子系统和一数据采集分析子系统的丛式井防碰随钻预警系统，每个振动加速度传感器设置在施工井或监测邻井套管头处，每个振动加速度传感器的输出端连接信号滤波放大子系统的输入端，信号滤波放大子系统的输出端连接数据采集分析子系统；2)数据采集分析子系统提取包括监测邻井的井眼轨迹测量信息，施工井和监测邻井的井身结构、井口坐标和转盘面海拔高度的井况信息；3)数据采集分析子系统基于步骤2)提取的井况信息计算不同井深处监测邻井之间的水平相对距离；4)振动加速度传感器实时采集所在钻井套管的振动信号，并将振动信号通过信号滤波放大子系统传给数据采集分析子系统，数据采集分析子系统从监测邻井的振动信号中识别出与施工井钻头振动相关的有效钻头振动信号，提取相应的特征时间；5)数据采集分析子系统采用基于信号传输时差原理建立的邻井距离计算模型计算施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离；6)根据施工井录井信息的实时井深数据，基于步骤5)获得的施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离，确定施工井钻头的井下空间位置。上述步骤3)包括以下步骤①根据各监测邻井的井口坐标和转盘面海拔高度确立一井口坐标系；②在步骤①建立的井口坐标系中，根据各监测邻井的井眼轨迹测量信息，以设定的井深间隔计算不同井深处各监测邻井之间的水平相对距离；③计算各监测邻井分隔井段点的井深和方位坐标。上述步骤4)包括以下步骤①数据采集分析子系统对接收到的振动信号进行消噪，并剔除信号异常点数据采集分析子系统将各监测邻井振动信号与施工井钻头振动信号进行对比，从中识别各监测邻井中与施工井钻头振动相关的有效钻头振动信号，提取相应的特征时间数据采集分析子系统确定各监测邻井有效钻头振动信号之间的特征时间差。上述步骤5)包括以下步骤①建立施工井钻头与三个监测邻井在同一井深处的相对距离ri (i = 1，2，3)的计算关系式
权利要求
1.一种随钻邻井距离计算方法，它包括以下步骤 1)设置一包括四个以上的振动加速度传感器，一信号滤波放大子系统和一数据采集分析子系统的丛式井防碰随钻预警系统，每个振动加速度传感器设置在施工井或监测邻井套管头处，每个振动加速度传感器的输出端连接信号滤波放大子系统的输入端，信号滤波放大子系统的输出端连接数据采集分析子系统； 2)数据采集分析子系统提取包括监测邻井的井眼轨迹测量信息，施工井和监测邻井的井身结构、井口坐标和转盘面海拔高度的井况信息； 3)数据采集分析子系统基于步骤2)提取的井况信息计算不同井深处监测邻井之间的水平相对距离； 4)振动加速度传感器实时采集所在钻井套管的振动信号，并将振动信号通过信号滤波放大子系统传给数据采集分析子系统，数据采集分析子系统从监测邻井的振动信号中识别出与施工井钻头振动相关的有效钻头振动信号，提取相应的特征时间； 5)数据采集分析子系统采用基于信号传输时差原理建立的邻井距离计算模型计算施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离； 6)根据施工井录井信息的实时井深数据，基于步骤5)获得的施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离，确定施工井钻头的井下空间位置。
2.如权利要求I所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于，所述步骤3)包括以下步骤 ①根据各监测邻井的井口坐标和转盘面海拔高度确立一井口坐标系； ②在步骤①建立的井口坐标系中，根据各监测邻井的井眼轨迹测量信息，以设定的井深间隔计算不同井深处各监测邻井之间的水平相对距离； ③计算各监测邻井分隔井段点的井深和方位坐标。
3.如权利要求I所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于，所述步骤4)包括以下步骤 ①数据采集分析子系统对接收到的振动信号进行消噪，并剔除信号异常点； ②数据采集分析子系统将各监测邻井振动信号与施工井钻头振动信号进行对比，从中识别各监测邻井中与施工井钻头振动相关的有效钻头振动信号，提取相应的特征时间； ③数据采集分析子系统确定各监测邻井有效钻头振动信号之间的特征时间差。
4.如权利要求2所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于，所述步骤4)包括以下步骤 ①数据采集分析子系统对接收到的振动信号进行消噪，并剔除信号异常点； ②数据采集分析子系统将各监测邻井振动信号与施工井钻头振动信号进行对比，从中识别各监测邻井中与施工井钻头振动相关的有效钻头振动信号，提取相应的特征时间； ③数据采集分析子系统确定各监测邻井有效钻头振动信号之间的特征时间差。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于所述步骤5)包括以下步骤 ①建立施工井钻头与三个监测邻井在同一井深处的相对距离A (i = 1,2,3)的计算关系式
6.如权利要求I或2或3或4所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于，所述步骤6)通过以下方法确定施工井钻头的井下空间位置 以各监测邻井井下坐标为圆心，分别以步骤5)获得的施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离为半径做圆，圆的交点既为施工井钻头的井下坐标(Xtl, Y0, Z0)。
7.如权利要求5所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于，所述步骤6)通过以下方法确定施工井钻头的井下空间位置 以各监测邻井井下坐标为圆心，分别以步骤5)获得的施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离为半径做圆，圆的交点既为施工井钻头的井下坐标(Xtl, Y0, Z0)。
8.如权利要求I或2或3或4或7所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于系统对振动信号的采样频率大于等于4000Hz。
9.如权利要求5所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于系统对振动信号的采样频率大于等于4000Hz。
10.如权利要求6所述的一种随钻邻井距离计算方法，其特征在于系统对振动信号的采样频率大于等于4000Hz。全文摘要
本发明涉及一种随钻邻井距离计算方法，它将施工井的钻头振动看作信号源，通过振动加速度传感器监测和识别各监测邻井相应的有效钻头振动信号，进行特征时间的提取，从而确定各监测邻井有效钻头振动信号之间的特征时间差，然后采用基于信号传输时差原理建立的邻井距离计算模型，计算施工井钻头与各监测邻井之间的相对距离，进而确定施工井钻头在井下的空间位置及其趋近方向，实现丛式井碰撞风险预警。本发明的测量结果不受周围邻井磁干扰的影响，稳定可靠，且操作简单方便，不会影响正常的油井生产及钻井施工。本发明可以广泛用于各种钻井工程中的防碰预警系统。
文档编号E21B47/04GK102644457SQ201210116519
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者何保生, 刘刚, 刘勍, 孙福街, 张凤久, 曹砚锋, 杨全枝, 武广瑷, 金业权 申请人:中国海洋石油总公司, 中国石油大学(华东), 中海油研究总院