一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，包括如下步骤：a.获取目标井段的六臂测井数据，建立三组井径测量值与转角的一一对应关系；b.确定插值区间，根据三次样条插值函数，计算插值区间内对应于各个转角的井径；c.根据步骤b所得不同深度下的井眼截面井径插值计算结果，绘制随井深变化的井眼截面形状，重构井眼截面圆周曲线。本发明适用于重构气体钻井井眼截面形状特征，能够较准确的反映气体钻井井眼特征，为通井、下套管等后续钻完井作业提供指导。
【专利说明】一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油气田勘探开发井眼模拟【技术领域】，具体地说是一种气体钻井裸眼井筒形状的确定方法。
【背景技术】
[0002]气体钻井由于其具有机械钻速高、减少或避免井漏、避免储层伤害等多方面优势，已被列为21世纪最具潜力技术之一。近年来，国内的气体钻井应用技术迅速发展，塔里木油田先后进行了十余井次的空气锤气体钻进，累计进尺近万米。然而，除井斜控制问题外，塔里木油田空气锤钻井井段频繁出现下套管遇阻的复杂情况，严重影响钻井效率，延长了钻井周期，这在某种程度上弱化了气体钻井技术的高效率。究其原因，由于空气锤钻井井眼截面存在严重的不规则性，造成气体钻井钻具阻卡及套管遇阻等复杂情况。因此，较准确的反映井眼特征，对后续钻完井作业提供指导，具有十分重要的现实意义。
[0003]井眼特征的把握对于钻柱阻卡、套管下入至关重要，矿场常以实测平均半径作为评价井眼的标准，从六臂测井数据中发现，塔里木山前地区空气锤钻井段任一截面的平均半径比钻头直径大159Γ28%，但套管下入时遇阻情况频发，并出现钻柱阻卡现象。因此，以平均半径作为评价井眼的标准存在着极大的缺陷，由于空气锤钻井井眼截面存在严重的不规则性，平均半径不能描述气体钻井形成的井眼截面特征，仅关心平均半径对后续管柱入井作业会产生错误的导向，影响到通井钻具组合的设计方案及下套管作业的实施，造成套管遇阻复杂现象。为此需要基于实测六臂测井数据，根据三次样条插值函数，较准确的反映气体钻井井眼截面形状，为通井、下套管等后续方案提供重要参考。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，适用于反映气体钻井井眼形状，为后续钻完井作业提供指导。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:
一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，包括如下步骤:
a.获取目标井段的六臂测井数据，建立六组半径测量值与转角的一一对应关系；
b.确定插值区间，根据三次样条插值函数，计算插值区间内对应于各个转角的半径；
c.根据步骤b所得不同深度下的井眼截面半径插值计算结果，绘制随井深变化的井眼截面形状，重构井眼截面圆周曲线。
[0006]所述步骤a中建立半径测量值与转角的对应关系，具体步骤如下:
al.测井数据中的六组半径测量值按顺序依次排列，其相应转角之间相隔60° ; a2.将半径测量值和转角写为极坐标系下的离散对应关系。
[0007]所述步骤b中计算插值区间内对应任意转角的半径测量值，具体包括下列步骤: bl.确定插值区间，为了使拟合得到的圆周曲线误差较小且在连接点处不出现尖点，转角插值区间应大于2 31，插值步长可取为0.1rad ； b2.根据三次样条插值函数理论，分段建立三次插值函数； b3.根据插值函数，在插值区间内计算函数值，即半径插值。
[0008]上述井眼为气体钻井裸眼段，包括空气锤和钟摆钻具所钻井眼。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
本发明提供的一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，基于六臂测井数据、采用三次样条曲线拟合技术对各深度下井眼截面形状进行重构，其能较准确的反映气体钻井井眼截面特征。从而可以为后续钻完井作业方案提供参考。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为气体钻井六臂测井数据曲线。
[0011]图2为空气锤井段某一位置井眼截面形状图3为空气锤井段某一段井眼特征。
[0012]图4为预弯钟摆钻具组合井段某一位置井眼截面形状图5为预弯钟摆钻具组合井段某一段井眼特征。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0014]本实施例以应用于某一区块XXX井的气体钻井裸眼段井筒形状为例对本发明方法进行详细说明，该井气体钻井井段分为两部分，首先使用空气锤钻进，然后采用预弯钟摆空气钻进。
[0015]一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，具体包括如下步骤:
I)进行六臂半径测井作业，获取该井眼六臂测井数据，得到六臂对应的半径数据，如图1所示。
[0016]2)利用三次样条插值函数，计算截面圆周内各个转角对应的半径长度。三次插值多项式表达形式为:
瑪(a) = a ++a,)(a 画 &}4)[2^ + Km +.Km(U^ai)] (I)
式中，是半径插值函数为转角变量，弧度是测点对应的转角，弧度是对应于测点Ir (I'=1?6)的半径测量值为待定系数，而是q的一阶商差，^^^^是名^的一阶商差，即r
fIM ""——⑶
IS⑷
利用二阶导数连续条件:
lim4(?)=limii(a)(5)
ft—
及第一类边界条件: =^ri(6)
解出待定系数得到4(α),5；(α),...sja),从而得到半径的三次样条插值函数
,2)。
[0017]3)按照转角-半径对应关系绘制随井深变化的井眼截面形状，如图2所示。图2中左侧区域显示整井段井筒特征，颜色代表最小半径变化特征，图2右侧显示的是井深2664m处(空气锤井段)井眼截面形状。
[0018]4)取空气锤井段进行放大，可以看出该井段随井深变化十分复杂，如图3所示，除椭圆形状十分明显外，其上下截面形状之间变化差异大，存在严重的不光滑现象，说明目前普遍利用的平均半径评价井眼质量的方法存在明显的局限性。
[0019]5)从井深2766m以后使用预弯钟摆BHA，井眼特征及给定截面的二维图见图4所
/Jn ο
[0020]6)预弯钟摆井段局部放大图如图5所示。从图中可以看出，井眼截面随井深变化具有较好的光滑度，变化相对较均匀。
[0021]本发明中所描述的井眼为气体钻井裸眼井段，可以为空气锤钻井或钟摆钻具钻井。
[0022]利用本发明提供的方法，基于六臂测井数据，利用三次样条插值函数，可以重构气体钻井井筒截面形状，为通井、下套管等后续钻完井作业提供参考。
[0023]本发明实施例基于实测六臂测井数据，利用三次样条插值函数，考虑扩展插值区间，从而得到较准确的井眼截面形状，以便更好的指导钻完井作业。
[0024]本发明方法同样适用于泥浆钻井。
【权利要求】
1.一种气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，其特征在于，包括如下步骤: a.获取目标井段的六臂测井数据，建立六组半径测量值与转角的一一对应关系； b.确定插值区间，根据三次样条插值函数，计算插值区间内对应于各个转角的半径； c.根据步骤b所得不同深度下的井眼截面半径插值计算结果，绘制随井深变化的井眼截面形状，重构井眼截面圆周曲线。
2.根据权利要求1所述的气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，其特征在于，所述步骤a中建立半径测量值与转角的对应关系，具体步骤如下: al.测井数据中的六组半径测量值按顺序依次排列，其相应转角之间相隔60° ; a2.将半径测量值和转角写为极坐标系下的离散对应关系。
3.根据权利要求1所述的气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，其特征在于，所述步骤b中计算插值区间内对应任意转角的半径测量值，具体包括下列步骤: bl.确定插值区间，为了使拟合得到的圆周曲线误差较小且在连接点处不出现尖点，转角插值区间大于2 31，插值步长取为0.1rad ； b2.根据三次样条插值函数理论，分段建立三次插值函数； b3.根据插值函数，在插值区间内计算函数值，即半径插值。
4.根据权利要求1所述的气体钻井裸眼段井筒形状确定方法，其特征在于，所述井眼为气体钻井裸眼段，包括空气锤和钟摆钻具所钻井眼。
【文档编号】E21B47/08GK104153764SQ201410379950
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】狄勤丰, 王春生, 李宁, 王文昌, 冯少波, 梁红军, 王延民 申请人:上海大学