本發明屬于天然堿開采技術領域,具體涉及一種天然堿深薄層多連通水平井井眼軌跡控制方法。
背景技術:
定向對接連通井技術是近幾年來發展起來的一門特殊技術,目前,我國主要用于可溶性井礦產資源的開采和煤層氣的開采。它是采用定向井水平井技術,使地下某一深度相距數百米甚至上千米兩口或多口井眼定向對接連通,實現多井連通高效采礦的技術。隨著定向水平井技術與測量工具儀器的進步,使井眼與井眼之間的點點連通成為可能,并在采堿采鹽等領域高效開采中得到廣泛的推廣應用。目前國內連通技術多應用在煤層氣資源,堿礦利用連通技術少,而利用雙連通技術更沒有先例。連通水平井鉆井配套技術是堿資源開采提供有力的技術支撐,同時連通井技術已經廣泛應用于頁巖氣開采領域,研究和應用該項技術,勢必拓展鉆井生存與發展空間,對油田稠油蒸汽輔助重力泄油(steamassistancegravitydrive)高效開采技術(雙層水平井)有較強的指導意義。
井眼軌跡控制上主要存在以下難點:
1.剖面設計困難:
堿井水平井設計剖面不同于普通水平井,不僅要考慮a、b靶入靶方位要一致,而且連通靶點前80m需要設計成穩斜,設計靶點和rmrs儀器測量的目標點不一致時,需要給造斜工具留夠能力(造斜率)去調整連通控制段的軌跡;
2.井眼軌跡精確控制要求高:
井眼軌跡的精細控制,連通前要嚴格按照設計軌跡施工,若偏離設計軌跡遠,與連通rmrs儀器通訊后與連通目標偏離大,工具能力無法調整井眼軌跡到連通目標點,必須回填側鉆實現連通目的。3000米左右深層連通兩口直井,且兩直井井眼直徑小,分別為φ118mm和φ105mm井眼,精確點對點連通井;直井井較深,井眼數據的累積誤差大,數據的準確性直接決定著能否一次連通,靶點數據誤差大,軌跡調整無法實現,將造成連通失敗,需要回填一定距離去側鉆;
3、連通目標井眼小,連通難度高:
兩連通目標直井的a點b點從降低連通難度上講,應建槽(擴溶腔)后溶腔直徑變大為半米以上,更有利于兩井間“點對點”連通;但建槽后溶腔過大,對過a點時井下不安全,容易遇阻等,因而不建槽(擴溶腔),直接用新鉆井φ216mm井眼連通已鉆井φ118mm和φ105mm井眼,目標點太小,“點對點”連通施工難度大。
技術實現要素:
本發明為解決深層水平井連通的剖面設計、精細的軌跡控制問題,實現精確“點對點”連通對接,提高對接一次成功率,形成一套天然堿深薄層多連通水平井井眼軌跡控制方法。
為實現上述目的,本發明采用的技術方案:該天然堿深薄層多連通水平井井眼軌跡控制方法,其特征在于包括有以下步驟:
(1)、雙連通水平井軌道剖面的優化設計
針對堿礦目的層深的特點,結合工程情況,優化雙連通水平井剖面設計以減小施工難度;
(2)、誤差校正技術
在2500-3100米,測量數據的累積誤差大,因而必須對連通相關井的基礎數據進行校正。一是已鉆井數據校正,兩口直井井眼軌跡測量數據及井口坐標、地面海拔的校正誤差,對目標井的數據進行誤差分析,目標井的數據主要來源是磁性單多點測斜儀,電測連續測斜儀,電子單多點測斜儀,這些數據存在著人為誤差和系統誤差。通過復核人為誤差可以降至儀器精度范圍內,根據測量儀器類型,計算出精度范圍的定向井的井身軌跡數據,分析儀器精度造成的水平位移和垂深的誤差范圍,對老井進行高精度陀螺得測井眼軌跡斜數據,從而計算出目標井的水平位移精度誤差,在確定井位和施工前盡可能減少誤差。二是施工井使用高精度lwd隨鉆測量儀器監控施工井井眼軌跡,減少與設計軌跡測量偏差,在連通點前100米下入rmrs(旋轉磁測距系統)盡可能早地與目標建立通訊,修正正鉆井累積偏差,確保精確連通;
(3)、lwd與rmrs融合測量及井眼軌跡精確控制技術
針對堿礦深堿層疏松、地層易溶蝕、鉆具造斜律難以掌握等難點,開展造斜工具、lwd隨鉆測量儀器的優選,確保準確監測和控制井眼軌跡,提高對井底井斜、方位的預測精度,向rmrs提供較準確的井底數據信息,rmrs才能反饋較準確的相對坐標,進而準確引導井眼軌跡向靶點方向前進,實現“點對點”精確連通。
定向對接連通井技術實現兩井或多井在目的開采層直接對接連通:“注、溶、采”一體化,注水與礦藏接觸面積大,堿水產量與含量高,控礦面積大,資源利用率高,且開采井的生產管理簡單,對地面及地層污小。
所述井眼軌道控制技術包括:
(1)直井段控制
水平連通井的直井段采用雙扶螺桿鉆進,隨時調整井斜方位。造斜點前控制井斜,控制閉合距在設計范圍30m以內,并盡可能使閉合方位落在有利于與設計軌跡的吻合的方位線上;
(2)造斜段控制
通過對比分析,單扶1.25度螺桿既能保證造斜率又能采取復合半根,滑動半根的方式,保證井眼軌跡平滑,達到快鉆和嚴格按照設計剖面鉆進的效果。井斜、方位都要與設計保持一致,有利于下一步連通施工;
(3)連通時井眼軌道的精細控制
精確控制井眼軌跡沿設計線運行,連通對接要求對井底井斜、方位預測要精確,這就要求對鉆具的性能(滑動時的造斜率與復合時的增降斜情況)掌握準確,避免預測偏差大時影響rmrs的準確引導,鉆進至距a靶前約100m左右時,在待連通井中下入rmrs儀器,同時要為rmrs工程師提供較為準確的預計的井底井斜、方位、垂深、相對北坐標、相對東坐標;通過直井的rmrs測量后軟件計算出靶點相對于鉆頭(強磁短節)的相對距離和偏離角,指導定向工程師根據反饋數據來調整軌跡,調整方位后繼續鉆進,每鉆進5~10m,連通測量一次,如此反復,不斷調整井眼軌跡使鉆頭對準目標井眼,從而實現“點對點”“穿針引線”完成連通。
采用上述技術方案的有益效果:采用發明技術應用于申請人的hv027-8井,該hv027-8井是安棚堿礦布署的第一口采堿雙連通水平井。本井為三開井身結構,技術套管(下深1500米)封固上部涌漏芒硝層,三開為φ216mm井眼,設計井深3504m,造斜點2700m,最大井斜83.47°,a靶距井口387m,在垂深2981.9米處與vt012-8井φ118mm井眼連通,b靶距井口657m,在垂深3013米與vt013-8堿井φ105mm井眼連通,該井鉆探目的是嘗試利用新技術、新工藝高效開發堿資源。通過綜合技術優化實施,一舉成功連通兩口直井:hv027-8井φ216mm井眼在井深3239.5m處與a靶vt012-8井φ118mm井眼連通,在井深3512.6m處與b靶vt013-8井φ105mm井眼連通,成功實現了“點對點”對接,實現“注、溶、采”一體化,大位移、三連通、超長水平段、高鉆遇率,產量高,質量好,單井控制面積大,資源利用率高,對地面及地層污小,取得了較好的效果與顯著的經濟與社會效益;實現國內首次深層φ216mm井眼與φ108mm和φ105mm井眼一次性精確連通;hv027-8井連通成功僅用62天,加直井導眼共計83天,比設計的112.5天提前28.5天。堿礦的產量也大幅提高:直井單井日產液(壓裂后效果)500m3,連通后產液(不壓裂)1000m3,是單直井產液的2倍,生產效果較好。
具體實施方式
該天然堿深層三連通水平井井眼軌跡控制方法,其特征在于包括有以下步驟:
(1)、雙連通水平井軌道剖面的優化設計
針對堿礦目的層深的特點,結合工程情況,優化雙連通水平井剖面設計以減小施工難度;
(2)、誤差校正技術
在2500-3100米,測量數據的累積誤差大,因而必須對連通相關井的基礎數據進行校正。一是已鉆井數據校正,兩口直井井眼軌跡測量數據及井口坐標、地面海拔的校正誤差,對目標井的數據進行誤差分析,目標井的數據主要來源是磁性單多點測斜儀,電測連續測斜儀,電子單多點測斜儀,這些數據存在著人為誤差和系統誤差。通過復核人為誤差可以降至儀器精度范圍內,根據測量儀器類型,計算出精度范圍的定向井的井身軌跡數據,分析儀器精度造成的水平位移和垂深的誤差范圍,對老井進行高精度陀螺得測井眼軌跡斜數據,從而計算出目標井的水平位移精度誤差,在確定井位和施工前盡可能減少誤差。二是施工井使用高精度lwd隨鉆測量儀器監控施工井井眼軌跡,減少與設計軌跡測量偏差,在連通點前100米下入rmrs(旋轉磁測距系統)盡可能早地與目標建立通訊,修正正鉆井累積偏差,確保精確連通;
(3)、lwd與rmrs融合測量及井眼軌跡精確控制技術
針對堿礦深堿層疏松、地層易溶蝕、鉆具造斜律難以掌握等難點,開展造斜工具、lwd隨鉆測量儀器的優選,確保準確監測和控制井眼軌跡,提高對井底井斜、方位的預測精度,向rmrs提供較準確的井底數據信息,rmrs才能反饋較準確的相對坐標,進而準確引導井眼軌跡向靶點方向前進,實現“點對點”精確連通。
定向對接連通井技術實現兩井或多井在目的開采層直接對接連通:“注、溶、采”一體化,注水與礦藏接觸面積大,堿水產量與含量高,控礦面積大,資源利用率高,且開采井的生產管理簡單,對地面及地層污小。
所述井眼軌道控制技術包括:
(1)直井段控制:水平連通井的直井段采用雙扶螺桿鉆進,隨時調整井斜方位。造斜點前控制井斜,控制閉合距在設計范圍30m以內,并盡可能使閉合方位落在有利于與設計軌跡的吻合的方位線上;
(2)造斜段控制:通過對比分析,單扶1.25度螺桿既能保證造斜率又能采取復合半根,滑動半根的方式,保證井眼軌跡平滑,達到快鉆和嚴格按照設計剖面鉆進的效果。井斜、方位都要與設計保持一致,有利于下一步連通施工;
(3)連通時井眼軌道的精細控制:精確控制井眼軌跡沿設計線運行,連通對接要求對井底井斜、方位預測要精確,這就要求對鉆具的性能(滑動時的造斜率與復合時的增降斜情況)掌握準確,避免預測偏差大時影響rmrs的準確引導,鉆進至距a靶前約100m左右時,在待連通井中下入rmrs儀器,同時要為rmrs工程師提供較為準確的預計的井底井斜、方位、垂深、相對北坐標、相對東坐標;通過直井的rmrs測量后軟件計算出靶點相對于鉆頭(強磁短節)的相對距離和偏離角,指導定向工程師根據反饋數據來調整軌跡,調整方位后繼續鉆進,每鉆進5~10m,連通測量一次,如此反復,不斷調整井眼軌跡使鉆頭對準目標井眼,從而實現“點對點”“穿針引線”完成連通。