叢式井、分支井鉆井過程中的井眼防碰計算及應用

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1、叢式井、分支井鉆井過程中的井眼防碰計算及應用摘要：根據(jù)碰撞井之間的相互位置關(guān)系，總結(jié)了井眼相碰的形式及各種形式下防碰預防手段。由球面及法面掃描最近距離的數(shù)學特點，給出了計算掃描半徑的簡化方法。同時，應用掃描計算的有關(guān)理論，給出了某取分支定向井實鉆掃描結(jié)果及決策方案。最后，給出了防碰掃描應關(guān)注的要點，并給出了幾條建議。主題詞：碰撞形式防碰手段掃描原理計算方法綜合決策1井眼碰撞形式分類及原因分析井眼相碰為空間連續(xù)變化的兩個井眼相交于一點的名詞描述。兩井相碰，有時是鉆井有冃的控制的結(jié)果（如為處理惡性井噴事故而打救援井），可為生產(chǎn)服務(wù)。但更多的時候，井眼相

2、碰是工程忽視控制而導致的結(jié)果，一般具有負面效應，最終影響止常的生產(chǎn)作業(yè)。依據(jù)碰撞井之間的相互位置關(guān)系，可將井眼相碰問題歸結(jié)為以下幾種形式：（1）叢式井相鄰井之間（如圖1）。這種碰撞乂分為兩種類型：一類為井眼相碰于未開始造斜的直井段（如圖2、圖4中1點）。這種碰撞產(chǎn)生的主要原因是，平臺內(nèi)各井在井口距離較小的客觀條件下，鉆井放松了對已鉆井、待鉆井甚至所有井的井身質(zhì)量控制。另一類為待鉆定向井在造斜階段與已鉆井相碰（如圖3、圖4中2點），其主要原因是軌跡控制過程中，疏忽了預測待鉆井與已鉆各井之間的位置關(guān)系,而沒有實施有效的防碰繞障作業(yè)；圖！井口位置圖圏2鑫

3、井段盛攢(2)井口距離較遠的待鉆井與已鉆井之間(如圖5)o這種碰撞常發(fā)生在老區(qū)布署的定向井或側(cè)鉆井與已鉆井之間，其產(chǎn)生的客觀原因是：已鉆井空間投影位于待鉆井目標投影方位附近，或定向井軌跡到達該井投影垂深附近，兩者投影交叉；(2)多分支井主-分支井眼或分支-分支井眼之間(如圖6)o圖6此類碰撞產(chǎn)生的主要原因是：在分支井眼開窗期間，定向開窗失誤造成分支井眼實際開窗方位偏離設(shè)計方位，實鉆分支井眼軌跡落在了已鉆主井眼或其它分支井眼閉合的區(qū)間內(nèi)，分支井眼實現(xiàn)鉆井目標必須穿過此閉合區(qū)。2防碰預防的必耍性在鉆井作業(yè)過程中，導致井眼碰撞的原因多種多樣，但無論是因哪

4、一種原因?qū)е碌木巯嗯?，往往會帶來巨額的經(jīng)濟損失，其主要表現(xiàn)有：(1)需要投資對破損的生產(chǎn)井套管進行修補；(2)正常鉆井作業(yè)中斷，恢復生產(chǎn)需要注水泥封固下部井眼，由此導致進尺的報廢以及作業(yè)時間的增加；(1)鉆井液漏失，造成生產(chǎn)成本增加；(2)若被碰撞井為生產(chǎn)井，則應考慮對油井產(chǎn)量的損失；(3)對分支井鉆井，若分支井眼鉆遇主井眼或其它分支井眼，則有可能導致項目作業(yè)失敗，全井報廢的后果。因此，在存在井眼碰撞可能井的鉆井過程之前或之中，對各井眼的空間關(guān)系及運動趨勢做出預測，進而采取相應的針對措施，盡量避免因各種原因?qū)е碌膬删嗯?，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

5、3防碰預防手段預防井眼相碰的主耍技術(shù)措施有：(1)提高測量的精度，盡量減小各種因素導致的誤差。在待鉆井施工過程中，必須隨時進行其與已鉆井之間的空間位置掃描計算，保證待鉆井與掃描井之間的距離始終大于兩井井眼半徑之合；(2)若作業(yè)對象為叢式井鉆井平臺，其重點是在加強各獨立井直井段井身質(zhì)量控制的同時，做好待鉆與已鉆井在空間位置的對比關(guān)系，并由此控制好待鉆井的井眼軌跡控制；(3)對作業(yè)對象目標為分支井的情況：其一，需要強化設(shè)計垂直井段的井身質(zhì)量控制，特別是開窗點以下的井身質(zhì)量；其二，需耍細化開窗定向與測量工藝，保證開窗方位；其三，在待鉆施工過程中，應隨時進

6、行待鉆軌跡其與已鉆主井眼或各分支井眼之間的空間位置掃描計算，保證待鉆井與掃描井之間的距離始終處于測量誤差所界定的安全距離之外。4防碰掃描原理防碰掃描是在鉆井過程中預防井眼碰撞，進行科學決策的基礎(chǔ)。該技術(shù)發(fā)展到今天，已形成了基于最小曲率半徑法計算單井軌跡參數(shù)，結(jié)合不同的掃描原理而發(fā)展起來的最近距離掃描、法面距離掃描以及平面距離掃描等方法。在掃描對比中，若定義一個井眼軌跡為參照軌跡(或ReferenceWell),與參照井進行對比的井稱為比較軌跡(Off-setWeiDo則可得各掃描方法的簡單原理。4.1鄰井法面距離鄰井法面距離掃描主耍應用于有一定井斜

7、、方位差異不大相鄰兩井距離的掃描，如圖7所示。其掃描原理是，過參考井上的一點(稱為參考點)，做該點切線的法平面(簡稱法面)，與對比井井眼相交于一點(掃描點)，掃描點與參考點的距離為掃描半徑。其水平投影方向與參考井的高邊方向的夾角(順時針方向為正)為掃描角。對于對比井上的任一點Q(L),表示為戸Q?貝IJM點與Q點之間的位移的矢量表達為：(1)令Y(L)表示頑在法面法向的投影，則得掃描距離為：(2)Y(L)=5必?貫MKFq-Fm)?Fm=(Nq-NN1)Nm+(Eq-EQEm+(Hq-HQHm;式中NQ、EQ、HQ分別為對比井上Q(L)點相對于井口

8、的北、東、垂深坐標，mo4.2鄰井最近距離最近距離是掃描井間距離的另一種方法。由于這種方法基本正確反映了距離較近的、井斜較