一种钻井套管充磁定位方法.pdf

本发明涉及一种钻井套管充磁定位方法，该方法包括以下步骤：由老井已充磁的套管发出磁信号，通过MWD接收器获取到磁场强度值，与本地标准磁场强度进行对比，从中计算这些异常磁信号差值。再经过地面防碰软件对异常磁信号的计算与处理最终确定磁异常信号的方向和距离。这个磁异常信号的距离和方向就是某一深度下正钻井和老井之间的距离和方向。本发明钻井套管充磁定位方法用于解决丛式井组开发的钻井防碰问题。

1.  一种钻井套管充磁定位方法，其特征是该方法包括以下步骤：
a、采用高压脉冲充磁机对所钻井A的套管进行充磁，并对已充磁的井段进 行标注编号。
b、在A井完井下套管时，把标注好编号的已充磁套管，下到预测的易碰井 段中，完成固井；
c、老井A已充磁套管发出磁信号，在B井钻井时，利用MWD仪器对老井A井眼 周围的磁场强度变化进行监测，并将测量数据传至地面数据接收处理点；
d、传至地面数据接收处理点的测量数据经过磁定位防碰软件的计算，确定 B井与A井的方向和距离。

2.  根据权利要求1所述的钻井套管充磁定位方法，其特征是：钻井过程中 精确探测正钻井B与老井A的方向和距离，探测范围达到20m。

一种钻井套管充磁定位方法
技术领域
本发明涉及一种正钻井与老井磁距离及方向测量工艺方法，是一种钻井套 管充磁定位方法，适用于丛式井组井间距离和方向的精确控制。
背景技术
对于采用丛式井组开发的油田，地下井眼高密度分布，随着布井数量的增 加，井眼防碰难度日益加大，虽然正钻井在设计剖面轨迹时已充分考虑了防碰 及作业方法，但由于存在各种测量数据的误差，在实际施工中，依然会有二井 相碰的事故发生，导致正钻井的钻具挤磨老井套管，甚至是将老井套管及内在 的油管打烂。
目前，国内安全防碰广泛采用的是经验距离法。基于多年的经验积累，设 计中通过应用计算软件，进行多井间的数学中心间距扫描，它的精确程度取决 于磁测仪器的井斜、方位精度、测点间距及表套到井口完整的测斜数据，由于 误差的存在，此种方法并不是最有效的。
国外安全防碰采用不确定椭圆数学模型、3D法扫描，将安全系数法量化到 防碰计算中，由于此类方法考虑各种误差，形成的不确定可能性范围较大，如 果按此安全方式施工，对于海上1.6m×1.8m井口槽内丛式井,理论上作业是不 安全的。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种钻 井套管充磁定位方法，实现了钻井防碰距离和方向的控制。
与现在技术方案相比，本发明钻井套管充磁定位方法，能够精确探测到老 井井眼的位置与方向，从而很好地控制正钻井与老井的方向和距离。由老井已 充磁的套管发出磁信号，通过MWD接收器获取到磁场强度值，与本地标准磁场强 度进行对比，从中计算这些异常磁信号差值。再经过地面防碰软件对异常磁信 号的计算与处理最终确定磁异常信号的方向和距离。而这个磁异常信号的方向 和距离就是正钻井和老井之间的方向和距离。通过此种方法的实施，来指导钻 井防碰施工，避免正钻井与老井的碰撞，具有不影响生产、易于实现等优点。
附图说明
图1为本发明钻井套管充磁定位方法井下工作示意图；
其中：A为已充磁的老井套管柱；B为正钻井。钻柱内装有MWD接收 仪器；C为地面数据接收处理点；1为某一井深下的套管磁信号，磁信号半 径为10米；2为某一井深下的套管磁信号，磁信号半径为7.8米；3为某一 井深下的套管磁信号，磁信号半径为5.1米；4、为某一井深下的套管磁信号， 磁信号半径为5.0米；5为某一井深下的套管磁信号，磁信号半径为4.9米。
图2为XX29X97C井应用现有技术防碰扫描计算的二井距离图；
图3为XX29X97C井采用磁测量处理分析二井距离图；
图4为XX31～30L井应用本发明方法计算的二井距离图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1所示，充磁过的老井A的套管向地层周围发出磁信号，正钻井B通 过MWD接收器获取到磁场强度值，与本地标准磁场强度进行对比，从中计算这 些异常磁信号差值。再经过地面数据接收处理点C对异常磁信号的计算与处理 最终确定磁异常信号的方向和距离，这样就完成了二口井在某一深度下的井间 磁距离的测量，随着井深增加，可获得不同深度下老井充磁套管发出的磁信号 特征数据并进行处理，达到确定正钻井与老井套管距离及方向的目的。
本发明方法与现有技术相比优势：
1、本发明方法能准确定位正钻井与老井的距离和方向；现有技术采用 的MWD三轴磁通门分析模拟数据法只能模糊确定邻井套管的大概位置。
2、本发明方法对磁场强度异常值的探测距离最高可达到20米；现有技 术因未充磁套管只能发出微弱的异常磁信号，当正钻井与老井相距很近或已 发生碰撞时，仪器才能接收到异常磁信号。
本发明钻井套管充磁定位方法操作步骤如下：
1、地面充磁。
(1)采用高压脉冲充磁机对所钻井A的套管的进行充磁，并对已充磁的井 段进行标注编号。不需要对全部套管充磁，只需对所预测到的易发生两井碰撞 井段的套管进行充磁。套管充磁量的不同得到磁异常信号的磁信号半径也不同。 例如：用1600伏电压，不同电流强度下的充磁机对直径9－5/8″钢级为J55(内 径10.03mm)套管进行充磁，充磁量与磁信号半径的关系见表1。
表1. 9－5/8″套管不同电流磁测距率

(2)在A井完井下套管时，把进行标注编号的套管按要求下到预测的防碰 井段中，固井完成。
2、井下测量及钻井防碰控制。
(1)老井A充磁后的套管发出磁信号。
(2)在新井B钻井时，利用B井钻柱内使用的MWD仪器，连续监测防碰井段 井眼周围的磁场强度变化并将测量数据传至地面数据接收处理点；
(3)通过地面接收到的不同井深的磁场强度与本地标准磁场强度的差异对 比，发现异常磁信号，再经过地面磁定位防碰软件计算即可确定正钻井B与老井 A的方向和距离。
(4)依据磁定位防碰软件计算结果，及时调整正钻井B的井眼轨迹， 避免与老井A的套管相碰。
实施例：
1、未进行套管充磁井应用磁干扰数值模型修正防碰的现场实例
某油田丛式井平台防碰：XX29X97C井与XX108井与老井防碰危险段在 630-650米，因发生钻具蹩跳而起钻。
(1)采用现有技术进行防碰扫描计算，两井在井深647米处相距还有近4 米的距离，如图2所示。
(2)采用本发明相关的定位防碰方法理论——磁干扰数值模型修正计算 后，通过对每个测量值的计算,分析出两井眼在647米处的距离为1米。
如：正钻井在647米磁场强度为55.29uT，实际磁差ΔBZ＝2.198uT,Δ BXY＝0.4uT而通过三轴磁计算老井在新井128度方向。
计算：646米磁源方向计算垂直磁场模量分析＝43968-42000＝857
a、求H₀在X轴和Y轴上的投影H_0X、H_OY
H_0X＝-H₀SINβ＝-42000SIN50°＝32173
H_OY＝H₀COSβ＝42000COS50°＝-26997
b、求H与H0在X、Y轴上的模量差值
△X＝X-X₀＝X-H_0X＝-11556-32173＝-20617
△Y＝Y-Y₀＝Y-H_OY＝--31460+26997＝-4463
c、定位磁源方向
θ＝180+tg^-1(△X/△Y)＝257° △X为负 △Y为负
φ＝θ+β＝257°+230°＝128°
结论：按修正磁干扰后的实际方位128°，通过磁干扰值数据模型计算，二 个井眼相距不到1米,如图3所示，考虑二个井眼的直径及MWD仪器测点位置与 钻头之间有18米左右的距离和马达的弯曲角度等因素产生的偏移，实际结果显 示正钻井的钻头与老井的水泥环或套管已经相碰。
(3)测量井的实测的磁参数和井斜方位数据：
表2. XX29X97C测量井磁参数数据表

2、本发明钻井套管充磁定位方法现场实例
采用对老井套管充磁，利用正钻井使用MWD仪器测量磁参数，实现随钻井 眼轨迹与防碰井的距离变化控制：
(1)XX31－30L与XX29-29井分析：XX29－29井13-3/8″J55表套分五段 进行充磁(第1根98.3-109.37米、2根198.22-209.22米、3根297-308.9米、 4根497-509.017米)。
实钻在井深496.5米至628米，磁场强度参数均发生异常Bt和Bz值分别 为60.62－79.52uT和45.85－59.33uT。下图为采用磁定位理论修正后，计算的 实际防碰距离。
(2)如图4所示，图为正钻井轨迹线，通过磁测量钻到648米计算出二井 相距仅为0.5米。
分析结论:由XX29-29井628米处的方位井斜证明，其目标方位(220度)与 防碰定位方向(232度)近似一样；另一方面XX31-30L井磁测方位为254度其轴 线与邻井磁位置为左22度轴线相交；加之此时BZ＝59.33与标准差值为13,证明 正钻井轴线前井方向上下的磁场异常进一步说明二井眼已接近相交；现场及时 调整井眼轨迹，顺利完成了丛式井防碰作业的施工。