天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法与流程

文档序号:11510120阅读:355来源:国知局

本发明属于天然碱开采技术领域,具体涉及一种天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法。



背景技术:

定向对接连通井技术是近几年来发展起来的一门特殊技术,目前,我国主要用于可溶性井矿产资源的开采和煤层气的开采。它是采用定向井水平井技术,使地下某一深度相距数百米甚至上千米两口或多口井眼定向对接连通,实现多井连通高效采矿的技术。随着定向水平井技术与测量工具仪器的进步,使井眼与井眼之间的点点连通成为可能,并在采碱采盐等领域高效开采中得到广泛的推广应用。目前国内连通技术多应用在煤层气资源,碱矿利用连通技术少,而利用双连通技术更没有先例。连通水平井钻井配套技术是碱资源开采提供有力的技术支撑,同时连通井技术已经广泛应用于页岩气开采领域,研究和应用该项技术,势必拓展钻井生存与发展空间,对油田稠油蒸汽辅助重力泄油(steamassistancegravitydrive)高效开采技术(双层水平井)有较强的指导意义。

井眼轨迹控制上主要存在以下难点:

1.剖面设计困难:

碱井水平井设计剖面不同于普通水平井,不仅要考虑a、b靶入靶方位要一致,而且连通靶点前80m需要设计成稳斜,设计靶点和rmrs仪器测量的目标点不一致时,需要给造斜工具留够能力(造斜率)去调整连通控制段的轨迹;

2.井眼轨迹精确控制要求高:

井眼轨迹的精细控制,连通前要严格按照设计轨迹施工,若偏离设计轨迹远,与连通rmrs仪器通讯后与连通目标偏离大,工具能力无法调整井眼轨迹到连通目标点,必须回填侧钻实现连通目的。3000米左右深层连通两口直井,且两直井井眼直径小,分别为φ118mm和φ105mm井眼,精确点对点连通井;直井井较深,井眼数据的累积误差大,数据的准确性直接决定着能否一次连通,靶点数据误差大,轨迹调整无法实现,将造成连通失败,需要回填一定距离去侧钻;

3、连通目标井眼小,连通难度高:

两连通目标直井的a点b点从降低连通难度上讲,应建槽(扩溶腔)后溶腔直径变大为半米以上,更有利于两井间“点对点”连通;但建槽后溶腔过大,对过a点时井下不安全,容易遇阻等,因而不建槽(扩溶腔),直接用新钻井φ216mm井眼连通已钻井φ118mm和φ105mm井眼,目标点太小,“点对点”连通施工难度大。



技术实现要素:

本发明为解决深层水平井连通的剖面设计、精细的轨迹控制问题,实现精确“点对点”连通对接,提高对接一次成功率,形成一套天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案:该天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法,其特征在于包括有以下步骤:

(1)、双连通水平井轨道剖面的优化设计

针对碱矿目的层深的特点,结合工程情况,优化双连通水平井剖面设计以减小施工难度;

(2)、误差校正技术

在2500-3100米,测量数据的累积误差大,因而必须对连通相关井的基础数据进行校正。一是已钻井数据校正,两口直井井眼轨迹测量数据及井口坐标、地面海拔的校正误差,对目标井的数据进行误差分析,目标井的数据主要来源是磁性单多点测斜仪,电测连续测斜仪,电子单多点测斜仪,这些数据存在着人为误差和系统误差。通过复核人为误差可以降至仪器精度范围内,根据测量仪器类型,计算出精度范围的定向井的井身轨迹数据,分析仪器精度造成的水平位移和垂深的误差范围,对老井进行高精度陀螺得测井眼轨迹斜数据,从而计算出目标井的水平位移精度误差,在确定井位和施工前尽可能减少误差。二是施工井使用高精度lwd随钻测量仪器监控施工井井眼轨迹,减少与设计轨迹测量偏差,在连通点前100米下入rmrs(旋转磁测距系统)尽可能早地与目标建立通讯,修正正钻井累积偏差,确保精确连通;

(3)、lwd与rmrs融合测量及井眼轨迹精确控制技术

针对碱矿深碱层疏松、地层易溶蚀、钻具造斜律难以掌握等难点,开展造斜工具、lwd随钻测量仪器的优选,确保准确监测和控制井眼轨迹,提高对井底井斜、方位的预测精度,向rmrs提供较准确的井底数据信息,rmrs才能反馈较准确的相对坐标,进而准确引导井眼轨迹向靶点方向前进,实现“点对点”精确连通。

定向对接连通井技术实现两井或多井在目的开采层直接对接连通:“注、溶、采”一体化,注水与矿藏接触面积大,碱水产量与含量高,控矿面积大,资源利用率高,且开采井的生产管理简单,对地面及地层污小。

所述井眼轨道控制技术包括:

(1)直井段控制

水平连通井的直井段采用双扶螺杆钻进,随时调整井斜方位。造斜点前控制井斜,控制闭合距在设计范围30m以内,并尽可能使闭合方位落在有利于与设计轨迹的吻合的方位线上;

(2)造斜段控制

通过对比分析,单扶1.25度螺杆既能保证造斜率又能采取复合半根,滑动半根的方式,保证井眼轨迹平滑,达到快钻和严格按照设计剖面钻进的效果。井斜、方位都要与设计保持一致,有利于下一步连通施工;

(3)连通时井眼轨道的精细控制

精确控制井眼轨迹沿设计线运行,连通对接要求对井底井斜、方位预测要精确,这就要求对钻具的性能(滑动时的造斜率与复合时的增降斜情况)掌握准确,避免预测偏差大时影响rmrs的准确引导,钻进至距a靶前约100m左右时,在待连通井中下入rmrs仪器,同时要为rmrs工程师提供较为准确的预计的井底井斜、方位、垂深、相对北坐标、相对东坐标;通过直井的rmrs测量后软件计算出靶点相对于钻头(强磁短节)的相对距离和偏离角,指导定向工程师根据反馈数据来调整轨迹,调整方位后继续钻进,每钻进5~10m,连通测量一次,如此反复,不断调整井眼轨迹使钻头对准目标井眼,从而实现“点对点”“穿针引线”完成连通。

采用上述技术方案的有益效果:采用发明技术应用于申请人的hv027-8井,该hv027-8井是安棚碱矿布署的第一口采碱双连通水平井。本井为三开井身结构,技术套管(下深1500米)封固上部涌漏芒硝层,三开为φ216mm井眼,设计井深3504m,造斜点2700m,最大井斜83.47°,a靶距井口387m,在垂深2981.9米处与vt012-8井φ118mm井眼连通,b靶距井口657m,在垂深3013米与vt013-8碱井φ105mm井眼连通,该井钻探目的是尝试利用新技术、新工艺高效开发碱资源。通过综合技术优化实施,一举成功连通两口直井:hv027-8井φ216mm井眼在井深3239.5m处与a靶vt012-8井φ118mm井眼连通,在井深3512.6m处与b靶vt013-8井φ105mm井眼连通,成功实现了“点对点”对接,实现“注、溶、采”一体化,大位移、三连通、超长水平段、高钻遇率,产量高,质量好,单井控制面积大,资源利用率高,对地面及地层污小,取得了较好的效果与显著的经济与社会效益;实现国内首次深层φ216mm井眼与φ108mm和φ105mm井眼一次性精确连通;hv027-8井连通成功仅用62天,加直井导眼共计83天,比设计的112.5天提前28.5天。碱矿的产量也大幅提高:直井单井日产液(压裂后效果)500m3,连通后产液(不压裂)1000m3,是单直井产液的2倍,生产效果较好。

具体实施方式

该天然碱深层三连通水平井井眼轨迹控制方法,其特征在于包括有以下步骤:

(1)、双连通水平井轨道剖面的优化设计

针对碱矿目的层深的特点,结合工程情况,优化双连通水平井剖面设计以减小施工难度;

(2)、误差校正技术

在2500-3100米,测量数据的累积误差大,因而必须对连通相关井的基础数据进行校正。一是已钻井数据校正,两口直井井眼轨迹测量数据及井口坐标、地面海拔的校正误差,对目标井的数据进行误差分析,目标井的数据主要来源是磁性单多点测斜仪,电测连续测斜仪,电子单多点测斜仪,这些数据存在着人为误差和系统误差。通过复核人为误差可以降至仪器精度范围内,根据测量仪器类型,计算出精度范围的定向井的井身轨迹数据,分析仪器精度造成的水平位移和垂深的误差范围,对老井进行高精度陀螺得测井眼轨迹斜数据,从而计算出目标井的水平位移精度误差,在确定井位和施工前尽可能减少误差。二是施工井使用高精度lwd随钻测量仪器监控施工井井眼轨迹,减少与设计轨迹测量偏差,在连通点前100米下入rmrs(旋转磁测距系统)尽可能早地与目标建立通讯,修正正钻井累积偏差,确保精确连通;

(3)、lwd与rmrs融合测量及井眼轨迹精确控制技术

针对碱矿深碱层疏松、地层易溶蚀、钻具造斜律难以掌握等难点,开展造斜工具、lwd随钻测量仪器的优选,确保准确监测和控制井眼轨迹,提高对井底井斜、方位的预测精度,向rmrs提供较准确的井底数据信息,rmrs才能反馈较准确的相对坐标,进而准确引导井眼轨迹向靶点方向前进,实现“点对点”精确连通。

定向对接连通井技术实现两井或多井在目的开采层直接对接连通:“注、溶、采”一体化,注水与矿藏接触面积大,碱水产量与含量高,控矿面积大,资源利用率高,且开采井的生产管理简单,对地面及地层污小。

所述井眼轨道控制技术包括:

(1)直井段控制:水平连通井的直井段采用双扶螺杆钻进,随时调整井斜方位。造斜点前控制井斜,控制闭合距在设计范围30m以内,并尽可能使闭合方位落在有利于与设计轨迹的吻合的方位线上;

(2)造斜段控制:通过对比分析,单扶1.25度螺杆既能保证造斜率又能采取复合半根,滑动半根的方式,保证井眼轨迹平滑,达到快钻和严格按照设计剖面钻进的效果。井斜、方位都要与设计保持一致,有利于下一步连通施工;

(3)连通时井眼轨道的精细控制:精确控制井眼轨迹沿设计线运行,连通对接要求对井底井斜、方位预测要精确,这就要求对钻具的性能(滑动时的造斜率与复合时的增降斜情况)掌握准确,避免预测偏差大时影响rmrs的准确引导,钻进至距a靶前约100m左右时,在待连通井中下入rmrs仪器,同时要为rmrs工程师提供较为准确的预计的井底井斜、方位、垂深、相对北坐标、相对东坐标;通过直井的rmrs测量后软件计算出靶点相对于钻头(强磁短节)的相对距离和偏离角,指导定向工程师根据反馈数据来调整轨迹,调整方位后继续钻进,每钻进5~10m,连通测量一次,如此反复,不断调整井眼轨迹使钻头对准目标井眼,从而实现“点对点”“穿针引线”完成连通。

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