一種鑽井作業中的防碰繞障方法及系統的製作方法
2023-05-20 08:03:51
專利名稱：一種鑽井作業中的防碰繞障方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑽井過程中的防碰井作業，尤其涉及一種鑽井作業中的防碰繞障方法及系統。
背景技術：
海上作業平臺的叢式井井眼間距較小，作業井在鑽進過程中存在碰撞到已有井井眼軌跡的危險，如果兩口井發生碰撞，將會帶來巨大損失。因此對於能夠精確控制作業井與已有井之間距離的技術的需求日益迫切。目前使用軌跡測量與控制工具來避免井與井之間的碰撞。傳統的井眼軌跡控制工具隨鑽測量系統(MWD) —般採用基於地磁場、地球重力場測量的方式來估計井眼軌跡，一·般均存在估計誤差且誤差橢圓隨深度逐漸累加，具有較大的局限性。而且，估計誤差和計算誤差最終會導致誤差較大的誤差橢圓。另外，由於MWD系統距離鑽頭的距離一般在10米左右，對於鑽頭與其他井的距離控制實時性也較差，鑽進過程中仍然存在井眼軌跡碰撞的危險。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服目前隨鑽測量系統存在誤差橢圓且實時性較差的缺陷。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種鑽井作業中的防碰繞障方法，包括採用磁定位技術預測獲得作業井的第一預測軌跡；獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距離；根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業。優選地，獲得所述作業井在所述預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距離，包括利用磁測距系統，根據所述參考井預測得到所述作業井中的多個預測點，根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的所述第一最小距離。優選地，根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的第一最小距離，包括在所述參考井中選取與所述作業井中某預測點垂深相同的某參考點為基準，在所述參考井中確定包含有多個段落的參考段，根據所述多個段落獲得所述某預測點與所述參考段的最小距離作為所述某預測點與所述參考井的最小距離；根據所述作業井中每個預測點與所述參考井的最小距離，獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井的所述第一最小距離。優選地，根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業，包括所述最小距離小於為所述作業井預設的安全半徑時，縮小所述磁定位技術中的測量間距並採用所述磁定位技術預測獲得所述作業井的第二預測軌跡；根據所述作業井的井底到所述作業井的第二預測軌跡與參考井第二最小距離處對應位置的距離、所述作業井的安全半徑以及井眼軌跡設計比例常數，獲得所述作業井在所述第二距離處的曲率；根據所述曲率確定所述作業井是否可以進行繞障作業。本發明還提供了一種鑽井作業中的防碰繞障系統，包括預測模塊，配置為採用磁定位技術預測獲得作業井的第一預測軌跡； 獲取模塊，配置為獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與已有的參考井之間的
第一最小距離；確定模塊，配置為根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業。優選地，所述獲取模塊包括第一預測單元，配置為利用磁測距系統，根據所述參考井預測得到所述作業井中的多個預測點；距離獲取單元，配置為根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的所述第一最小距離。優選地，所述距離獲取單元包括選取子單元，配置為在所述參考井中選取與所述作業井中某預測點垂深相同的某參考點為基準，在所述參考井中確定包含有多個段落的參考段；第一獲取子單元，配置為根據所述多個段落獲得所述某預測點與所述參考段的最小距離作為所述某預測點與所述參考井的最小距離；第二獲取子單元，配置為根據所述作業井中每個預測點與所述參考井的最小距離，獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井的所述第一最小距離。優選地，所述確定模塊包括第二預測單元，配置為所述最小距離小於為所述作業井預設的安全半徑時，縮小所述磁定位技術中的測量間距並採用所述磁定位技術預測獲得所述作業井的第二預測軌跡；曲率獲取單元，配置為根據所述作業井的井底到所述作業井的第二預測軌跡與參考井第二最小距離處對應位置的距離、所述作業井的安全半徑以及井眼軌跡設計比例常數，獲得所述作業井在所述第二距離處的曲率；決定單元，配置為根據所述曲率確定所述作業井是否可以進行繞障作業。本申請的實施例不同於傳統採用估計的方式來獲得作業井和參考井之間的距離，而是採用基於磁定位技術測量數據的三維掃描精確測量作業井與參考井之間的真實距離，並據此進行防碰繞障分析，提高了測量精度，為作業人員提供準確的繞障方案，能夠有效指導作業井繞開已有井，防止兩口井產生碰撞。本申請的實施例解決了目前繞障主要依靠井眼軌跡進行估計而準確性較低的問題，具有準確度高等優點，相比。本申請的實施例不僅適用於海上作業叢式井等的需要，同樣可以滿足陸地上作業井的防碰繞障的需要。本申請的實施例可以適用於石油鑽井行業，同樣適用於其他鑽井類行業。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖用來提供對本發明技術方案的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用於解釋本發明的技術方案，並不構成對本發明技術方案的限制。圖I為本申請實施例的鑽井作業中的防碰繞障方法的流程示意圖。圖2為本申請實施例中用到的三維掃描的場景示意圖。圖3為本申請實施例中用一口參考井來確定作業井中預測點的場景示意圖。 圖4為本申請實施例中繞障計算的流程示意圖。圖5為本申請實施例的鑽井作業中的防碰繞障系統的構造示意圖。圖6為圖5所示實施例中獲取模塊的構造示意圖。圖7為圖6所示距離獲取單元的構造示意圖。圖8為圖5所示實施例中確定模塊的構造示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本申請的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。如圖I所示，本申請實施例的鑽井作業中的防碰繞障方法主要包括如下步驟。步驟S110，採用磁定位技術測量作業井的井眼軌跡，根據作業井的井眼軌跡的發展變化規律進行軌跡預測，獲得作業井的第一預測軌跡。其中，該井眼軌跡的發展變化規律包括井眼軌跡的全形變化率。步驟S120，獲得作業井與已有的參考井之間的位置關係，包括作業井與參考井的距尚和方位關係等。步驟S130，通過三維掃描，獲得作業井在該第一預測軌跡內與參考井之間的第一
最小距離。步驟S140，當在該段第一預測軌跡內作業井與參考井之間的第一最小距離小於為作業井預先設定的安全半徑時，認為作業井和參考井可能會發生碰撞。此時，需要在作業井當前井底設計新的井眼軌跡，以有效避開已有的參考井。本申請的實施例中，採用如圖2所示的三維掃描方式，來確定在作業井的一段井眼軌跡內，作業井和參考井之間的第一最小距離。圖2中，WO表示作業井，W1、W2以及W3表示三口參考井；P0_0、P0_1、...表示作業井中一系列的預測點；P1_0、P1_1、...表示參考井Wl中的一系列參考點，P2_0、P2_1、...表示參考井W2中的一系列參考點，P3_0、P3_1、...表示參考井W3中的一系列參考點。步驟S130中的三維掃描，具體包括如下的步驟。對於某一口參考井，在作業井不同深度處的預測點i採用如下表達式計算該預測點相對於作業井的距離Dijt5
Dlj =抑:+AN^j +AE^ (I)其中，i表示作業井中預測點的編號，j表示參考井中參考點的編號。A Hij表示在作業井中預測點i與參考井中參考點j的垂深差。ANij表示在作業井中預測點i與參考井中參考點j的南北位移差。AEij表示在作業井中預測點i與參考井中參考點j的東西位移差。本申請的實施例，利用磁測距系統根據參考井的測量數據預測得到作業井中的預測點。預測點的參數包括垂深、南北位移以及東西位移，這些參數可以根據參考井的井深、方位角以及井斜等測量數據來進行轉化獲得。以為作業井中確定一個預測點為例，在參考井中確定和作業井中預測點垂深相同的參考點的方法，參考圖3中虛線所示。在參考井中，可以從與預測點垂深相同的某一個參考點分別向上和向下各選取n個點(每個點的坐標為參考井坐標)，這2n個點以及參考點共構成包含2n個段落的參考段。段落編號可以為從上到下以自然碼進行的編號。由於每個參考段中段落兩點之間距離過大會造成測量的準確性下降，因此，對參考段中段落長度較大而影響測量準確性和精度的情形，對參考段中的每一段落進行內插值處理，獲得包括段落端點在內的多個編碼點(圖中示出了對段號為I的第一段進行插值的情形)，其中參考段的兩個端點也作為兩個編碼點。內插方式為以需要的最小精度分割井深值。如果參考段中段落長度較小而不會影響測量準確性和精度的情形，則也可以不進行對段落的內插值處理。採用上述表達式(I)計算作業井中的預測點(圖中以P02這一預測點為例)與參考井中每個段落內的每個編碼點之間的距離，據此獲得預測點與每一段落的最小距離。上述對參考段中每個段落進行的內插值處理，都進行如下計算。AL = L2-L1式(2)AH = H2-H1式(3)AN = N2-N1式⑷AE = E2-E1式(5)
權利要求
1.一種鑽井作業中的防碰繞障方法,包括 採用磁定位技術預測獲得作業井的第一預測軌跡； 獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距離； 根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，獲得所述作業井在所述預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距離，包括 利用磁測距系統，根據所述參考井預測得到所述作業井中的多個預測點，根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的所述第一最小距離。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的第一最小距離，包括 在所述參考井中選取與所述作業井中某預測點垂深相同的某參考點為基準，在所述參考井中確定包含有多個段落的參考段，根據所述多個段落獲得所述某預測點與所述參考段的最小距離作為所述某預測點與所述參考井的最小距離； 根據所述作業井中每個預測點與所述參考井的最小距離，獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井的所述第一最小距離。
4.根據權利要求I所述的方法，其中，根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業，包括 所述最小距離小於為所述作業井預設的安全半徑時，縮小所述磁定位技術中的測量間距並採用所述磁定位技術預測獲得所述作業井的第二預測軌跡； 根據所述作業井的井底到所述作業井的第二預測軌跡與參考井第二最小距離處對應位置的距離、所述作業井的安全半徑以及井眼軌跡設計比例常數，獲得所述作業井在所述第二距離處的曲率； 根據所述曲率確定所述作業井是否可以進行繞障作業。
5.一種鑽井作業中的防碰繞障系統，包括 預測模塊，配置為採用磁定位技術預測獲得作業井的第一預測軌跡； 獲取模塊，配置為獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距尚； 確定模塊，配置為根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述獲取模塊包括 第一預測單元，配置為利用磁測距系統，根據所述參考井預測得到所述作業井中的多個預測點； 距離獲取單元，配置為根據所述多個預測點獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井之間的所述第一最小距離。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述距離獲取單元包括 選取子單元，配置為在所述參考井中選取與所述作業井中某預測點垂深相同的某參考點為基準，在所述參考井中確定包含有多個段落的參考段； 第一獲取子單元，配置為根據所述多個段落獲得所述某預測點與所述參考段的最小距離作為所述某預測點與所述參考井的最小距離； 第二獲取子單元，配置為根據所述作業井中每個預測點與所述參考井的最小距離，獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與所述參考井的所述第一最小距離。
8.根據權利要求5所述的系統，其中，所述確定模塊包括 第二預測單元，配置為所述最小距離小於為所述作業井預設的安全半徑時，縮小 所述磁定位技術中的測量間距並採用所述磁定位技術預測獲得所述作業井的第二預測軌跡；曲率獲取單元，配置為根據所述作業井的井底到所述作業井的第二預測軌跡與參考井第二最小距離處對應位置的距離、所述作業井的安全半徑以及井眼軌跡設計比例常數，獲得所述作業井在所述第二距離處的曲率； 決定單元，配置為根據所述曲率確定所述作業井是否可以進行繞障作業。
全文摘要
本發明公開了一種鑽井作業中的防碰繞障方法及系統，克服目前隨鑽測量系統存在誤差橢圓且實時性較差的缺陷，該方法包括採用磁定位技術預測獲得作業井的第一預測軌跡；獲得所述作業井在所述第一預測軌跡內與已有的參考井之間的第一最小距離；根據所述第一最小距離以及為所述作業井預設的安全半徑確定所述作業井是否需要進行繞障作業。本申請的實施例能夠有效指導作業井繞開已有井，防止兩口井產生碰撞。
文檔編號E21B44/00GK102953722SQ201210525978
公開日2013年3月6日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者曹陽, 石峻峰, 曾莉莉, 劉曉斌, 劉海, 馮澤東, 潘光瑋 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司