进靶钻进是着陆控制过程的最后一个阶段,也是该过程最关键,有时也是难度最高的一个阶段。其难度主要表现在:
(1)进靶钻进的增斜的起始点(上一趟钻进的井底)的井斜角、方位不能直接测得而要靠预测确定,总会存在误差。
(2)进靶钻进的增斜井段往往很短,尤其是起始点离靶中线垂增较小时,MWD的方向传感器离钻头有一定距离,可能造成在进靶井段内很少有测点信息,甚至无测点。
(3)工具造斜率存在一定误差。
(4)在较短的进尺内因信息缺乏,很难进行有效的动态的动态监控,因而加重了对计算机和方案设计的依赖程度。
(5)当靶窗较小时对造斜率精度要求较高,若不能中靶则表示着陆控制失败,后续工作带来困难。
综上所述,在进靶钻进前要做好充分的准备工作,精心设计和设计方案,分析误差,调整钻具组合,使之对造斜率掌握得更为准确,制定好控制方案和工艺措施。
1、确定起始点的井斜角和方位角
根据“矢量进靶”得要求,在稳斜探顶中或之前,就应使井眼轨迹方位符合咬要求。在进靶钻进过程中要采取得措施之一就是要保持方位不致产生不希望得变化,而最好不要在进靶钻进过程中再去扭方位。
核准起始点处的井斜角值,它是决定进步井段长度的关键参数。计算公式为:
2、进靶钻进的长度和所需的造斜率
设进靶井段的起始点T的井斜角为: ,如图所示靶窗高度为2h,着陆点A的井斜角(亦即水平井段的设计井斜角)为,T点至靶中的垂增为△HTA,则进靶井段的长度△LTA和造斜率KTA为:
其平差为:
3、着陆点的靶心纵距、平差和造斜率
如图所求的造斜率KTA可钻至靶中线,着陆点纵距为零。但实际上所用工具的造斜率会有误差,于是实际的着陆点纵距可能不等于零。对高度为2h(±h)的靶窗,设着陆点纵距分别为A,A3,A4,A1及A2,相应的垂增分别为△HTA,△HTA3,△HTA4,
将其分别待入式:
可求出相应的造斜率、进靶井段长和平差值。
根据靶窗上、下边界,可求出保证不脱靶的取值范围,并根据实际工具的造斜率及其误差,来推算实际着陆点的所在位置区域。
若HTA>h,即着陆纵距不可能等于或大于HTA,因相应的造斜率为 。这一区域(如右图中阴影线区)称为“造斜率空白区”,因找不到对应的工具又称为“工具空白区”。对于实际的一口水平井,因工具的储备是有限的,所以实际的工具空白区还会大于造斜率空白区。
造斜率空白区对于薄油层是常会发生的,它相当于进一步缩小了靶区的有效面积和高度,增加了进靶钻进的难度;但同时它又自然保证不会从上边界脱靶,形成“单边控制”,在种意义上讲相当于降低了控制难度。
在进靶钻进时,实际的进尺应略大于计算值△L,以避免因值的计算误差造成终点井斜角α<αH,即未到达着陆点的情况。
由于进靶既是着陆控制的结果,又是水平控制的开端,因此在制定方案时应使着陆点尽量不要靠近靶区的上限和下限,以免在水平控制初期就可能被迫进行降斜或增斜操作。当然,对着陆点的横距也有类似要求,既不应太靠近靶窗的左右边界,以免在水中控制的初期就可能被迫进行扭方位作业。
在进靶钻进中,最好不要使钻具组合的造斜率过高,这对后续的水平钻进及其他作业会带来不良影响,应当予以重视。
另外需要说明:
虽然在上述分析中提到停钻、换钻具组合的问题,这是出于对井身质量精确控制方面的考虑。但是,从经济方面看,在制定控制方案是要尽量减少起下钻次数,尽量以较少的组合更换次数到达着陆控制要求。实现的方法可以由几种,例如设置调整段(短稳斜段),以补偿造斜率误差;在钻进过程中调整工具面角调整造斜率,这种对造斜率的改变实质上也属于“变更钻具组合”的广义内涵。