定向钻进控制预测技术.pdf

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1、第46卷第6期地质与勘探Vo1．46No．62010年11月GE0L0GYANDEXPL0RATIONNovember，2010定向钻进控制预测技术向军文(中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院，北京100083)[摘要]定向钻井技术在矿产勘探及开发、煤层气开发中正发挥重大作用。准确预测定向钻井井底井斜和方位角，可降低定向钻井成本，减少定向钻进失误。目前使用的计算方法不利于现场快速准确预测井底轨迹。本文通过对井斜、方位与造斜工具角、造斜井长和造斜率的数据处理技术，建立了井底井斜和方位增量预测模型，与通用定向井公式比，精度高，且可在井场快速预测出定向钻井井底轨迹参数。经土耳其46

2、对对接井实际证明，大大地提高井底预测速度和防止定向钻进失误率，对指导定向钻井现场快速预测具有指导意义。[关键词]定向钻进控制预测井斜方位角造斜率工具角[中图分类号]TE243[文献标识码]A[文章编号]0495-5331(2010)O6—1123-04XiangJun—wen．Predictiontechnologyfordirectionaldrillingcontrol[J]．GeologyandExplora-tion，2010，46(6)：1123-1126．定向钻井中，需要根据目前测点数据，及时判断(m)、(。／m)、(。)。采用最小二乘法拟合多项式Y=该工艺器具能否满足

3、后续工程需要，避免定向失误，∑(同济大学计算数学教研室，2004)，令=从而引起固井分支或其它事故的发生(向军文等，，=12001；向军文等，2003；向军文等，2007)。因此，现场(i=0，1，2，⋯，n)，其线性式为：定向技术人员急需快速准确的定向钻进预测模型。YⅡ0+∑：01预测原理从而有：因井斜增量和方位增量由后续定向钻进长度、m。。+()y1I钻具造斜率及造斜工具角有关，则J1￡(3)As=l厂(A1，i，)，、∑XikC~0+(∑)=yA0=I，△Z，i，)，2(=1．2．3，、⋯，．n)式中，As，A0分别为井斜增量和方位增量(。)，A1，i，分别为定向钻进长度、造

4、斜率及造斜工具角写成矩阵即为：m加∑∑=i=1i=1f三mf4)仇∑2∑c=1i=1[收稿日期]2010—07—16；[修订日期]2010—08—19；[责任编辑]郝情情。[基金项目]2010年国土资源部地调项目“高精度定向钻进中靶系统”(编号：1212010816011)。[第一作者]向军文(1967年一)，男，2008年毕业于中国地质大学(北京)，博士，主要从事定向钻进技术研究与开发。E-mail：xiangjunwen@vipsina．corn。1123地质与勘探2010焦表1井斜和方位角增量2拟合预测模型建立Table1Incrementofwellinclinationa

5、ndazimuth确定预测原理后，将涉及定向钻进轨迹控制参数进行数据处理(CraigJT等，1976；CallasNP等，1979；韩志勇，1989；刘修善等，1991；刘修善等，1993；刘修善等，1994；刘修善等，1997；刘修善等，1998；陈庭根等，2006；刘修善等，2007)。根据定向钻进控制公式(韩志勇，1989；陈庭根等，2006)：COSOL2COSOL1cosy——slno~1smycoswsina2sinA0．SllqW=——mT(5)tgA0：_——型—_～slnotIcost+COSOL1slnycoswcostCOSO~1CO$OL2+sino~1si

6、na2cosAO式中：，～上下测点井斜(。)；一狗腿角(。)。这样对应不同的19个W，均有相应的井斜增量不失一般性，现假设当前点井斜45。，后续定向及方位增量。造斜钻进2m时的造斜率为0．23。／m。此时iAl=此时，只有造斜工具角与井斜增量和方位增量0．46。根据式(5)可得以此工艺进行定向钻进后的的关系，为拟合简单化，对于工具角与井斜增量建立定向造斜井斜增量及方位增量数据表(见表1)。矩阵为：19∑．一W‘∑一W‘⋯∑一Wi：1E=1I=ll9l9I9I9∑W∑W∑W⋯∑W⋯。。。9．一ll。⋯：lt5l=1?=1⋯=11。j／l＼i15△将表1数据代入，对以上矩阵进行求值。从

7、而解得：Aa=iAlcoswa0=0．46，al=0，a2=一0．23(6)a3=0，4：0．01917，a5=0故所拟合的井斜增量与工具角式为：3预测模型应用A：0．46—0．23w+0．01917w根据泰勒级数，从而有：土耳其BEPAZARI天然碱矿主矿垂深350～520m，所开采的天然碱矿厚1．2～4．6m，业主所设_0·46(1-争+等)～046cos计的53对井主要先期开采的碱矿厚1～2．5m，井距即井斜增量预测式为：大于450m，水平段长大于250m，所有