陳金華

【摘要】近年來，由于人們對油氣資源需求的不斷增大，鉆井勘探領(lǐng)域受到國內(nèi)外越來越多研究人員的重視。隨著研究的不斷深入，鉆井勘探在地質(zhì)勘探領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的位置，相關(guān)的鉆井勘探理論，如測斜計(jì)算、防碰撞算法、中靶分析算法等，也在不斷的發(fā)展和改進(jìn)。經(jīng)過多年的努力，鉆井勘探理論研究取得了豐碩的成果。本文對鉆井勘探相關(guān)理論進(jìn)行深入研究，主要研究中靶分析，基于水平井和定向井中靶分析的差異，分別利用圓形靶和長方體靶作為定向井中靶分析和水平井中靶分析的靶區(qū)。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)勘探 中靶分析 水平井 定向井

1目的與意義

近年來，地質(zhì)勘探相關(guān)項(xiàng)目不斷增多，勘探井的開發(fā)難度的不斷增加，相關(guān)的投資費(fèi)用也日益增加，這對石油鉆井技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)前，鉆井種類的較多，有定向井、水平井、叢式井、分支井等。實(shí)鉆井眼軌跡的計(jì)算、監(jiān)測、可視化、防碰撞以及預(yù)測等方面越來越受到關(guān)注。在實(shí)際鉆井施工過程中，需要監(jiān)測當(dāng)前鉆頭所在位置及其未來鉆進(jìn)趨勢，以確保其能中靶，同時(shí)還需要防止與其他鄰井相碰撞。

目前，我國在地質(zhì)勘探和石油鉆井領(lǐng)域的現(xiàn)狀總結(jié)為兩個(gè)方面，一方面是地質(zhì)相關(guān)人才的專業(yè)理論水平薄弱，許多鉆井工程中應(yīng)用到的研究算法都是借鑒國外：另一方面是地質(zhì)勘探和石油鉆井向著高難度、高技術(shù)含量方向發(fā)展，對鉆井技術(shù)人員提出了更高的要求。針對此現(xiàn)狀，為了提高對鉆井軌跡的監(jiān)測和控制水平，減少施工過程中的失誤率，簡化現(xiàn)場對鉆井位置進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，迫切需要開發(fā)針對鉆井工程師和地質(zhì)導(dǎo)向師的綜合性軟件。該軟件不但要對鉆井井眼軌跡進(jìn)行計(jì)算、監(jiān)測、防碰撞掃描以及中靶分析等，而且還需要提供鉆井軌跡的二維和三維圖形，為鉆井工程師和地質(zhì)導(dǎo)向師指導(dǎo)安排下一步工作，提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

2中靶分析研究與分析

井眼軌跡控制技術(shù)是保證鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的一項(xiàng)重要技術(shù)，中靶分析是鉆井人員經(jīng)常使用的一種簡化的井眼軌跡控制方法，它主要是從幾何學(xué)角度考慮實(shí)鉆和預(yù)測井眼軌跡與靶之間的位置關(guān)系。在地質(zhì)勘探中，主要分為定向井中靶分析和水平井中靶分析。在中靶分析領(lǐng)域，1993年佟長海等以井眼軌跡直線模型為基礎(chǔ)，假設(shè)靶點(diǎn)為水平投影圖上的圓形靶，建立了預(yù)測軌跡鉆達(dá)圓形靶的井斜角和方位角控制范圍的計(jì)算公式，并且該中靶分析方法到2000年還在利用。隨著石油勘探任務(wù)越來越困難，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，在定向井勘探中更傾向于水平井勘探，2007年魯港等建立了水平井實(shí)鉆軌跡中靶分析的偏差率模型，較好地解決了水平井中靶質(zhì)量評價(jià)的計(jì)算問題。同年，佟長海等利用局部坐標(biāo)變換的方法，給出了水平井中靶時(shí)井斜角和方位角的范圍計(jì)算公式，將水平井中靶分析理論研究推進(jìn)了一大步，2011年根據(jù)軌跡控制和中靶分析的實(shí)際情況，該方法得到了改進(jìn)，更適用于現(xiàn)場進(jìn)行中靶分析。在進(jìn)行中靶分析之前，先給出地質(zhì)勘探中對于靶點(diǎn)的描述。

2.1水平井的中靶分析

在中靶分析領(lǐng)域主要分析三種中靶方式，分別是沿著當(dāng)前井底處方位鉆井時(shí)的井斜控制范圍，即鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)方位角不變，找出井斜角的控制范圍：沿著當(dāng)前井底處井斜鉆井時(shí)的方位控制范圍，即鉆頭繼續(xù)鉆井時(shí)井斜角不變，找出方位角的控制范圍；沿著當(dāng)前井底處井斜、方位鉆井時(shí)偏差技術(shù)，即鉆頭繼續(xù)鉆井時(shí)井斜角和方位角都保持不變時(shí)，找出鉆頭在穿過長方體靶的入靶矩形平面時(shí)，距離入靶矩形平面的中心的長度以及方位。

2.2定向井的中靶分析

對于定向井中靶分析，靶區(qū)一般都是平面靶，三維靶不多。定向井的中靶分析同樣是中靶分析領(lǐng)域重要的內(nèi)容，國內(nèi)外對定向井中靶分析研究比較早，技術(shù)也比水平井成熟。定向井中靶分析的過程中，同樣也會遇見水平井遇到的幾個(gè)問題：1、中靶預(yù)測：以當(dāng)前井底所處的位置進(jìn)入靶區(qū)，井斜和方位角的最大允許范圍；2、中靶井斜角：沿著井底所處的方位角進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，能否穿過中靶，若能穿過，則應(yīng)該在什么范圍；3、中靶方位角：沿著當(dāng)前井底所處的井斜角進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)能否中靶，若中靶，則方位角在什么范圍；4、中靶靶心距：沿著當(dāng)前井底的井斜角和方位角進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，能否中靶，若中靶則靶心距是多少。

3小結(jié)

本文主要詳細(xì)介紹了靶區(qū)設(shè)計(jì)以及中靶分析。由于井類型的不同，將中靶分析分為定向井中靶分析和水平井中靶分析?；诎蓄愋捅姸啵疚脑诙ㄏ蚓邪蟹治龇矫孢x擇了圓形靶作為靶區(qū)，在水平井中靶分析方面選擇了長方體靶作為靶區(qū)。本文在中靶分析之前，詳細(xì)分析中靶預(yù)測。只有中靶分析得出井斜角、方位角范圍滿足中靶預(yù)測中井斜角和方位角的范圍，才能說明當(dāng)前井底鉆頭在繼續(xù)鉆進(jìn)的過程中可能中靶。endprint