地层下的钻井“打靶”

2024-11-28 15:04:00

在靶场上打靶,就是要练习枪手的射击准确性。在地层中钻井与打靶有异曲同工之处,能否准确地通过钻井技术找到目的层,是油气钻井的主要任务。

钻井工程中的,实际上是定向井或水平井中设计的目的点,打靶就是使钻头准确钻达目的层。钻井中的打靶主要是在钻定向井或水平井的过程中进行的,通过提前计算靶点位置,设计相关的井眼轨道,以达到钻达目的层的目标。

井眼轨道是设计的定向井井眼轴线形状,即一口井开钻之前,预先设计的井眼轴线形状。井眼轨迹是一口井实际钻成后的井眼轴线形状。

靶点,或叫目标点、靶心,是由地质设计确定的定向井目标层的坐标点。靶区包括靶点在内划定的井眼轨迹在目标层中的范围。靶前位移是靶点至井口所在铅垂线的距离。

这个字经常在定向井或水平井技术中出现,但是二者的含义不是完全相同。常规定向井的靶区是以靶心为中心的水平面上的圆形。常规水平井的靶区是一个矩形盒子,靶窗是靶区的前端面;靶底是靶区的后端面。当定向井的最大井斜角接近90°时,定向井就变成了水平井,因此说水平井是定向井的一个特例。

定向井的井眼轨道一般由直井段、增斜段、稳斜段、降斜段等井段组成。实际定向井井眼轨道主要采用剖面的三段式轨道、稳一降剖面的S形轨道、剖面双增式轨道、以悬链线作为增斜段的悬链线轨道、以二次抛物线作为增斜段的抛物线轨道等多种轨道。

定向井设计的第一步就是确定靶区,根据不同的开发目的对靶区进行合理设计。靶区的设计应符合如下要求:(1)靶点的层位选择要合理;(2)靶区的半径不易过小,靶区半径应该符合施工要求;(3)根据地质构造、产层位置以及油气井分布,确定靶区的范围和形状。定向井靶区大小的影响因素包括:钻井工具的作业能力、作业成本和钻井施工的难度等。一个合理的靶区,不仅可以高效地开发油气资源,还能够有效地降低开发成本。

水平井靶区的设计还应符合如下要求:(1)水平井靶体设计应该以容易施工作业的二维井眼轨道为主;(2)如果需要控制多个目标点,需要设计一条靶体轴线通过每个目标点,在每个控制点处给定靶宽和靶高;(3)符合造斜工具的造斜能力要求。

水平井靶区的设计一般受两个约束条件限制:一是受油藏所在地层位置的约束;二是靶区的横向与纵向的允许范围是否有利于跟踪控制进入靶点,使水平段容易沿着靶区轴线行进。

水平井靶区的参数主要包括水平段长度、水平段井斜角、水平井的靶区形状和尺寸。水平段长度依据水平段长度的数学模型来确定;水平段井斜角受地层倾角、地层走向等因素影响,根据它们对水平段井斜角的影响,结合相关关系式确定;靶区的形状与油层厚度及油藏形态有关,一般水平井的靶区在纵向上要求高一些,在横向上要求宽松一些。

实际钻井的井眼轨迹则会受到定向钻井工具的机械性能、司钻经验、对该井的重视程度以及重力作用等多因素影响,井眼轨迹会偏离原来的设计轨道,这样就会影响打靶准确性,因此必须时刻关注实际井眼轨迹,出现偏离时,及时进行调整,才能命中靶点

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