[发明专利]一种确定二维小靶前距水平井的中长半径轨道的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平井的中长半径轨道，特别涉及一种确定二维小靶前距水平井的中长半径轨道的方法，属于石油钻井技术领域。

背景技术

在石油钻井领域，水平井是近年来发展最快、推广应用最广的一项钻井技术，具有大幅度提高油气采收率、加快资金回收、降低成本等技术优势。水平井按井眼轨道曲率半径的大小分为五种类型。①长半径水平井，曲率半径R＞286.5m，造斜率K＜20°/100m；②中长半径水平井，曲率半径R＝286.5m～86m，造斜率K＝（20°～67°）/100m；③中短半径水平井，曲率半径R＝86m～28.65m，K＝（67°～200°）/100m；④短半径水平井，曲率半径R＝28.65m～5.73m，造斜率K＝（200°～1000°）/100m；⑤超短半径水平井，曲率半径R＝1m～4m。在水平井施工中，井眼轨道的确定是非常重要的一环，轨道优化有利于减轻施工难度，提高施工速度；反之，则增加施工难度。

目前常规Φ216井眼在中长半径水平井技术方面，已经积累了丰富的经验，各个油田的中长半径水平井技术都已经成熟，特别是曲率半径为286.5～191米（造斜率20～30度/100米）的中长半径水平井技术采用最多，相关工具及技术最成熟。相较之下，中短半径水平井存在以下弊端：（1）若采用中短半径剖面施工，由于造斜率比常规的中长半径水平井要高，造斜工具的结构弯角必然较大，存在造斜钻具在井内能否顺利下入的问题，同样还存在钻具管柱能否顺利下入的问题，一定程度上还影响了钻柱的寿命。（2）由于造斜段的半径小，井眼弯曲剧烈，完井方式的确定要根据套管在弯曲段的受力情况而定，这对套管的下入、套管螺纹的密封性、套管的寿命都增加了难度。由于套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,较大的弯曲应力会加快套管的失效，直至管体破坏;较大的径向变形会产生很大的弹性变形,或是屈曲,甚至被压扁；经过校核甚至不能采用常规的套管完井方式。（3）中短半径水平井施工由于造斜率高，需连续造斜，无稳斜调节段，着陆的难度和风险大，轨迹控制难度大。测斜零长，对井底轨迹数据的预测提出了挑战，若预测不正确，往往会造成填井事故的发生，尤其是对一些复杂小断块油田，填井事故更高。（4）造斜率高、连续造斜段长易形成键槽，卡钻风险大。 

在二维水平井设计中，从井口到靶点的井身轨迹为通过水平段的铅垂平面内的曲线或曲、直线段组合。依靠曲线段造斜，可实现井眼从井口位置向一定距离外的靶点延伸，井口与第一靶点在水平方向的距离即为靶前距。对于水平井，曲线段井斜一般从零度增加至九十度左右，该曲线段所属圆弧的半径即造斜所需最小位移。当靶前距大于造斜所需最小位移时，可以通过在曲线段中间增加斜直线段或者使用更大半径的曲线段来完成造斜。当靶前距小于造斜所需最小位移时，一般则需要使用更小半径的曲线段来完成造斜。常规Φ216井眼水平井若使用中长半径轨道，则要求靶前距大于86m，否则即为小靶前距。 

在各油田的勘探开发过程中，特别是在人口稠密、村镇密布、水网纵横的地面条件复杂的油田，复杂地面条件与水平井井位优选的矛盾大量存在。部分水平井因复杂地面条件的限制，适合常规Φ216井眼水平井施工的井口处可能存在地面建筑或鱼塘、河流等障碍物，若根据地面条件选择井口位置，可能存在靶前距过小的问题。对小靶前距水平井，若不得已增加靶前距绕过障碍物来选择井口位置，则导致靶前距过长，增加了钻井进尺、施工难度和钻井成本。一些井甚至因靶前距太大而放弃了施工，地下油气藏得不到有效开采。要很好地解决地面条件和水平井井位优选的矛盾，只有从优化、创新常规Φ216井眼小靶前距水平井井眼轨道设计入手，才能够解决目前存在的技术难题，满足勘探开发对工程技术的需求。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种确定二维小靶前距水平井的中长半径轨道的方法，可以解决复杂地面条件与水平井井位优选之间的矛盾。