缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法
【专利摘要】本发明提供一种缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法。包括有进行钻井轨迹的设计，在直井段到增斜段、增斜段到水平段这两个过度段之间，采用较小的增斜率，缓慢增斜平缓过度；然后采用装置角补偿法，施工直井段到增斜段的过度圆弧，采取30～50m的复合钻，以5-8°/100m增斜率缓增井斜形成一条平滑圆弧曲线过度到水平段。本发明应用于缓增式钻井轨迹，既能最大限度地减小钻井摩阻和扭矩，增加钻具的滑动能力，又能减少卡钻断钻具事故发生，提高钻具的使用寿命。
【专利说明】缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻井工程【技术领域】，尤其涉及到一种缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法。
【背景技术】
[0002]油气的生产，例如油和气，已进行了许多年。为生产这些油气，在油田中，一口或多口井通常被钻至地下位置，其一般被称为地下岩层或地下盆地。从地下位置生产油气的方法通常包括从方案选择阶段到生产阶段的各个开发阶段。开发阶段之一包括钻井作业，其形成地下位置到地表的流体路程。钻井作业可包括利用不同的设备，例如水力系统、钻头、电动机等，其被用于钻至目标深度。
[0003]目前，常规水平井大都按“直-增-水平段”三段制剖面施工，在直井段与增斜段，增斜段与水平段之间存在明显的拐点，全角变化率较大，井眼轨迹不平滑，摩阻扭矩较大，套管和完井工具下入困难，钻柱容易发生螺旋屈曲，导致卡钻断钻具事故发生，使套管变形或损坏。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是正对上述存在的技术不足，提供一种应用于缓增式钻井轨迹，既能最大限度地减小钻井摩阻和扭矩，增加钻具的滑动能力，又能减少卡钻断钻具事故发生，提高钻具的使用寿命的缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法，包含有如下过程:
首先进行钻井轨迹的设计，在“直井段到增斜段、增斜段到水平段”这两个过度段之间，采用较小的增斜率，缓慢增斜平缓过度，将过渡段之前的井斜和方位连续不断地调整到设计轨道内，形成了一条“竖直线与圆弧线平滑相切”和一条“圆弧线与水平线相切”的斜面圆弧曲线井眼轨迹。
[0006]对于第一条竖直线与圆弧线平滑相切中的过度圆弧线，从直井段过度到增斜段，严格控制好装置角，采用“装置角补偿法”，在初始定向前90-110m，以低于设计(较小的)造斜率定向施工，采取滑动定向钻进5-10m，旋转复合钻10-20m，缓慢渐增方式，以减小井斜方位变化率，使过度段井眼轨迹平滑。当井斜达到15?20°以后，再恢复到原设计造斜率施工。
[0007]对于第二条圆弧线与水平线相切中的过度圆弧线，从增斜段过度到水平段，由于此时的井斜角一般都在70?75°左右，采取30?50m的复合钻，以5-8° /IOOm增斜率缓增井斜形成一条平滑圆弧曲线过度到水平段。
[0008]在上述方案中，所述的装置角在I象限增斜增方位，在II象限降斜增方位，在III象限降斜减方位，在IV象限增斜减方位，随着装置角的变化，达到增斜、降斜、增斜变方位、降斜变方位的目的。在三维水平井中造斜，从直井段过度到增斜段，当井眼方位偏离设计时，增斜与扭方位同时进行，由于井斜角和方位角随时都在不断变化，事先设定的装置角也在不断变化。
[0009]以上2条过度曲线的施工方法，可以使过度段井眼轨迹平滑，降低摩阻扭矩，减小侧向力，提高管柱和测量工具的通过能力，最大限度地避免了 2个拐点处容易发生螺旋屈曲导致断钻具和管柱损坏，为后期完井管柱的安全下入创造有利条件。
[0010]本发明的主要有益效果是:
本发明方法既能最大限度地减小钻井摩阻和扭矩，增加钻具的滑动能力，又能减少卡钻断钻具事故发生，提高钻具的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例钻井轨迹剖面图；
图中:1直井段、2增斜段、3水平段、4第一过度圆弧线、5第二过度圆弧线。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】，对本发明实施例作进一步的说明:
缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法，包含有如下过程:
首先进行钻井轨迹的设计，如图1所示在“直井段I到增斜段2、增斜段2到水平段3”这两个过度段之间，采用较小的增斜率，缓慢增斜平缓过度，将过渡段之前的井斜和方位连续不断地调整到设计轨道内，形成了一条“竖直线与圆弧线平滑相切”和一条“圆弧线与水平线相切”的斜面圆弧曲线井眼轨迹。
[0013]对于竖直线与圆弧线平滑相切中的第一过度圆弧线4，从直井段过度到增斜段，严格控制好装置角，根据韩志勇教授推导的斜面圆弧上任一点的装置角Wi的计算公式:
【权利要求】
1.缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法，包含有如下过程: 首先进行钻井轨迹的设计，在直井段到增斜段、增斜段到水平段这两个过度段之间，采用较小的增斜率，缓慢增斜平缓过度，将过渡段之前的井斜和方位连续不断地调整到设计轨道内，形成一条竖直线与圆弧线平滑相切，和一条圆弧线与水平线相切的斜面圆弧曲线井眼轨迹； 对于第一条竖直线与圆弧线平滑相切中的过度圆弧线，从直井段过度到增斜段，严格控制好装置角，采用装置角补偿法，在初始定向前90-1 IOm,以低于设计造斜率定向施工，采取滑动定向钻进5-10m，旋转复合钻10-20m，缓慢渐增方式，以减小井斜方位变化率，使过度段井眼轨迹平滑，当井斜达到15?20°以后，再恢复到原设计造斜率施工； 对于第二条圆弧线与水平线相切中的过度圆弧线，从增斜段过度到水平段，采取30?50m的复合钻，以5-8° /IOOm增斜率缓增井斜形成一条平滑圆弧曲线过度到水平段。
2.如权利要求1所述的缓增式过度圆弧曲线井眼轨迹施工方法，其特征在于:所述的装置角在I象限增斜增方位，在II象限降斜增方位，在III象限降斜减方位，在IV象限增斜减方位。
【文档编号】E21B7/04GK103993828SQ201410094327
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】张良万, 谢学明, 游云武, 宋金初, 杨海平, 王伟, 吴雪平, 方琴, 黄军辉 申请人:中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司