專利名稱：一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離計(jì)算方法，特別是關(guān)于一種可以在海洋石油鉆井工程中用于叢式井防碰預(yù)警的隨鉆鄰井距離計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著海上石油油田開(kāi)發(fā)需求的日益增大，一些可以提高開(kāi)發(fā)效益的老平臺(tái)高密度加密井項(xiàng)目正在陸續(xù)展開(kāi)。許多需要在老井網(wǎng)下加密開(kāi)采的油田面臨著越來(lái)越大的井眼碰撞風(fēng)險(xiǎn)。如果鉆井過(guò)程中，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆頭已經(jīng)接近鄰井的井筒，就有可能在較短時(shí)間內(nèi)引發(fā)井眼碰撞事故。一旦發(fā)生碰撞，輕者會(huì)造成套管柱的變形，重者會(huì)鉆穿套管，引發(fā)嚴(yán)重的井眼事故，從而造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失，破壞海洋生態(tài)環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)外主要采用的防碰技術(shù)包括鉆井的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制和防碰掃描技術(shù)。這些方法容易受到作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境的影響，需要依賴相關(guān)的井眼歷史數(shù)據(jù)資料。由于實(shí)際作業(yè)中，老井的歷史數(shù)據(jù)資料往往不全，鉆井的測(cè)量數(shù)據(jù)易受到周?chē)従拇鸥蓴_，以及鉆頭的方向無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確確定，導(dǎo)致加密調(diào)整井在使用傳統(tǒng)的防碰技術(shù)進(jìn)行鉆井時(shí)施工難度大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)萍s鉆井的施工進(jìn)度，給施工者添加額外的精神壓力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠計(jì)算施工井鉆頭與監(jiān)測(cè)鄰井套管在同一井深處的相對(duì)距離，進(jìn)而確定施工井鉆頭在井下的空間位置及其趨近方向，實(shí)現(xiàn)碰撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的隨鉆鄰井距離計(jì)算方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，它包括以下步驟1)設(shè)置一包括四個(gè)以上的振動(dòng)加速度傳感器，一信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)的叢式井防碰隨鉆預(yù)警系統(tǒng)，每個(gè)振動(dòng)加速度傳感器設(shè)置在施工井或監(jiān)測(cè)鄰井套管頭處，每個(gè)振動(dòng)加速度傳感器的輸出端連接信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)的輸入端，信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)的輸出端連接數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)；2)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)提取包括監(jiān)測(cè)鄰井的井眼軌跡測(cè)量信息，施工井和監(jiān)測(cè)鄰井的井身結(jié)構(gòu)、井口坐標(biāo)和轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度的井況信息；3)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)基于步驟2)提取的井況信息計(jì)算不同井深處監(jiān)測(cè)鄰井之間的水平相對(duì)距離；4)振動(dòng)加速度傳感器實(shí)時(shí)采集所在鉆井套管的振動(dòng)信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)通過(guò)信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)傳給數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)從監(jiān)測(cè)鄰井的振動(dòng)信號(hào)中識(shí)別出與施工井鉆頭振動(dòng)相關(guān)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，提取相應(yīng)的特征時(shí)間；5)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)采用基于信號(hào)傳輸時(shí)差原理建立的鄰井距離計(jì)算模型計(jì)算施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離；6)根據(jù)施工井錄井信息的實(shí)時(shí)井深數(shù)據(jù)，基于步驟5)獲得的施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離，確定施工井鉆頭的井下空間位置。上述步驟3)包括以下步驟①根據(jù)各監(jiān)測(cè)鄰井的井口坐標(biāo)和轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度確立一井口坐標(biāo)系；②在步驟①建立的井口坐標(biāo)系中，根據(jù)各監(jiān)測(cè)鄰井的井眼軌跡測(cè)量信息，以設(shè)定的井深間隔計(jì)算不同井深處各監(jiān)測(cè)鄰井之間的水平相對(duì)距離；③計(jì)算各監(jiān)測(cè)鄰井分隔井段點(diǎn)的井深和方位坐標(biāo)。上述步驟4)包括以下步驟①數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)對(duì)接收到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行消噪，并剔除信號(hào)異常點(diǎn)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)將各監(jiān)測(cè)鄰井振動(dòng)信號(hào)與施工井鉆頭振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，從中識(shí)別各監(jiān)測(cè)鄰井中與施工井鉆頭振動(dòng)相關(guān)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，提取相應(yīng)的特征時(shí)間數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)確定各監(jiān)測(cè)鄰井有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)之間的特征時(shí)間差。上述步驟5)包括以下步驟①建立施工井鉆頭與三個(gè)監(jiān)測(cè)鄰井在同一井深處的相對(duì)距離ri (i = 1，2，3)的計(jì)算關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，它包括以下步驟 1)設(shè)置一包括四個(gè)以上的振動(dòng)加速度傳感器，一信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)的叢式井防碰隨鉆預(yù)警系統(tǒng)，每個(gè)振動(dòng)加速度傳感器設(shè)置在施工井或監(jiān)測(cè)鄰井套管頭處，每個(gè)振動(dòng)加速度傳感器的輸出端連接信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)的輸入端，信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)的輸出端連接數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)； 2)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)提取包括監(jiān)測(cè)鄰井的井眼軌跡測(cè)量信息，施工井和監(jiān)測(cè)鄰井的井身結(jié)構(gòu)、井口坐標(biāo)和轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度的井況信息； 3)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)基于步驟2)提取的井況信息計(jì)算不同井深處監(jiān)測(cè)鄰井之間的水平相對(duì)距離； 4)振動(dòng)加速度傳感器實(shí)時(shí)采集所在鉆井套管的振動(dòng)信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)通過(guò)信號(hào)濾波放大子系統(tǒng)傳給數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)從監(jiān)測(cè)鄰井的振動(dòng)信號(hào)中識(shí)別出與施工井鉆頭振動(dòng)相關(guān)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，提取相應(yīng)的特征時(shí)間； 5)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)采用基于信號(hào)傳輸時(shí)差原理建立的鄰井距離計(jì)算模型計(jì)算施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離； 6)根據(jù)施工井錄井信息的實(shí)時(shí)井深數(shù)據(jù)，基于步驟5)獲得的施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離，確定施工井鉆頭的井下空間位置。
2.如權(quán)利要求I所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟3)包括以下步驟 ①根據(jù)各監(jiān)測(cè)鄰井的井口坐標(biāo)和轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度確立一井口坐標(biāo)系； ②在步驟①建立的井口坐標(biāo)系中，根據(jù)各監(jiān)測(cè)鄰井的井眼軌跡測(cè)量信息，以設(shè)定的井深間隔計(jì)算不同井深處各監(jiān)測(cè)鄰井之間的水平相對(duì)距離； ③計(jì)算各監(jiān)測(cè)鄰井分隔井段點(diǎn)的井深和方位坐標(biāo)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟4)包括以下步驟 ①數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)對(duì)接收到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行消噪，并剔除信號(hào)異常點(diǎn)； ②數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)將各監(jiān)測(cè)鄰井振動(dòng)信號(hào)與施工井鉆頭振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，從中識(shí)別各監(jiān)測(cè)鄰井中與施工井鉆頭振動(dòng)相關(guān)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，提取相應(yīng)的特征時(shí)間； ③數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)確定各監(jiān)測(cè)鄰井有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)之間的特征時(shí)間差。
4.如權(quán)利要求2所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟4)包括以下步驟 ①數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)對(duì)接收到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行消噪，并剔除信號(hào)異常點(diǎn)； ②數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)將各監(jiān)測(cè)鄰井振動(dòng)信號(hào)與施工井鉆頭振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，從中識(shí)別各監(jiān)測(cè)鄰井中與施工井鉆頭振動(dòng)相關(guān)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，提取相應(yīng)的特征時(shí)間； ③數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)確定各監(jiān)測(cè)鄰井有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)之間的特征時(shí)間差。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于所述步驟5)包括以下步驟 ①建立施工井鉆頭與三個(gè)監(jiān)測(cè)鄰井在同一井深處的相對(duì)距離A (i = 1,2,3)的計(jì)算關(guān)系式
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟6)通過(guò)以下方法確定施工井鉆頭的井下空間位置 以各監(jiān)測(cè)鄰井井下坐標(biāo)為圓心，分別以步驟5)獲得的施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離為半徑做圓，圓的交點(diǎn)既為施工井鉆頭的井下坐標(biāo)(Xtl, Y0, Z0)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟6)通過(guò)以下方法確定施工井鉆頭的井下空間位置 以各監(jiān)測(cè)鄰井井下坐標(biāo)為圓心，分別以步驟5)獲得的施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離為半徑做圓，圓的交點(diǎn)既為施工井鉆頭的井下坐標(biāo)(Xtl, Y0, Z0)。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4或7所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采樣頻率大于等于4000Hz。
9.如權(quán)利要求5所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采樣頻率大于等于4000Hz。
10.如權(quán)利要求6所述的一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，其特征在于系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采樣頻率大于等于4000Hz。全文摘要
本發(fā)明涉及一種隨鉆鄰井距離計(jì)算方法，它將施工井的鉆頭振動(dòng)看作信號(hào)源，通過(guò)振動(dòng)加速度傳感器監(jiān)測(cè)和識(shí)別各監(jiān)測(cè)鄰井相應(yīng)的有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行特征時(shí)間的提取，從而確定各監(jiān)測(cè)鄰井有效鉆頭振動(dòng)信號(hào)之間的特征時(shí)間差，然后采用基于信號(hào)傳輸時(shí)差原理建立的鄰井距離計(jì)算模型，計(jì)算施工井鉆頭與各監(jiān)測(cè)鄰井之間的相對(duì)距離，進(jìn)而確定施工井鉆頭在井下的空間位置及其趨近方向，實(shí)現(xiàn)叢式井碰撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。本發(fā)明的測(cè)量結(jié)果不受周?chē)従鸥蓴_的影響，穩(wěn)定可靠，且操作簡(jiǎn)單方便，不會(huì)影響正常的油井生產(chǎn)及鉆井施工。本發(fā)明可以廣泛用于各種鉆井工程中的防碰預(yù)警系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E21B47/04GK102644457SQ201210116519
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者何保生, 劉剛, 劉勍, 孫福街, 張鳳久, 曹硯鋒, 楊全枝, 武廣璦, 金業(yè)權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中國(guó)石油大學(xué)(華東), 中海油研究總院