[发明专利]可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法

说明书

本发明公开一种可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法，包括水平段井眼曲折度描述方法、水平段井眼曲折度调控方法及关键参数计算方法、水平段复合钻进比例预测方法，以及提高水平段复合钻进比例的若干策略、水平段井眼曲折度调控流程等。调控关键步骤如下：根据实钻资料确定出滑动钻进造斜率、复合钻进井斜及方位变化率，按公式计算出允许的最大井斜角偏差、最大方位角偏差、复合钻进段长和滑动钻进段长，并根据计算结果调控水平段井眼轨迹。在给定条件下，本发明能够计算出允许的复合钻进段长、滑动钻进段长、井斜角及方位角最大偏差、预期的复合钻进比例等。应用本方法制定水平段井眼曲折度调控方案有助于提高复合钻进比例和钻井速度。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程领域，尤其涉及滑动导向钻井技术研究及应用领域，具体地说是涉及一种可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法。

背景技术

水平段设计井眼轨道(指井眼轴线)通常为水平或近似水平直线。目前多采用滑动导向或旋转导向钻井技术钻进水平段。采用滑动导向钻井技术时，需要交替采用滑动钻进方式(井眼曲率大)和旋转钻进方式(井眼曲率小)。采用旋转导向钻井技术时，也需要交替采用高造斜率指令(井眼曲率大)和低造斜率指令(井眼曲率小)。无论采用何种导向钻井技术，水平段实钻井眼轨迹均不再是水平或近似水平直线，而是以设计井眼轴线为中心、具有波动变化特征的复杂曲线。在石油钻井领域，通常用“井眼曲折度”描述实钻井眼轨迹的“弯曲”和“扭曲”特征，但是现有井眼曲折度描述方法还不够全面，难以准确刻画出水平段实钻井眼轨迹的“弯曲”和“扭曲”特征，及其波动性、周期性变化特征，也难以应用现有的井眼曲折度描述方法来指导井眼轨迹控制。

采用滑动导向钻井技术钻进水平段时需要交替采用滑动钻进方式和旋转钻进方式。由于滑动钻进时需要摆工具面，还普遍存在托压现象，导致滑动钻井速度普遍低于复合钻井速度。为了降低水平段钻井难度和提高钻井速度，钻井现场迫切需要通过合理调控水平段井眼曲折度来提高复合钻进比例，并尽可能减少钻进方式转换次数。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法，包括以下步骤：

(1)确定水平段井眼曲折度描述参数

设水平段对应的设计井斜角为α_T、方位角为φ_T，采用矩形柱状靶，靶半宽为a、靶半高为b，井眼曲折度描述参数包括复合钻进段长ΔL_r、井斜变化率K_i、方位变化率K_a；滑动钻进段长ΔL_s、滑动钻进造斜率K_s；井斜角最大偏差Δα_T、方位角最大偏差Δφ_T；

(2)建立井斜角最大偏差Δα_T、方位角最大偏差Δφ_T计算公式

在半个调整周期内，实钻井眼轨迹的纵向及横向波动幅度满足以下关系：

cosγ＝cosΔα_T cosΔφ_T (1.c)

利用上述公式可以求出井斜角最大偏差Δα_T和方位角最大偏差Δφ_T；

将井斜角最大偏差Δα_T和方位角最大偏差Δφ_T转换成半个调整周期内复合钻进段长ΔL_r和滑动钻进段长ΔL_s，形式如下：