地質勘探中靶分析研究與分析

陳金華

【摘要】近年來，由于人們對油氣資源需求的不斷增大，鉆井勘探領域受到國內外越來越多研究人員的重視。隨著研究的不斷深入，鉆井勘探在地質勘探領域中占據著越來越重要的位置，相關的鉆井勘探理論，如測斜計算、防碰撞算法、中靶分析算法等，也在不斷的發展和改進。經過多年的努力，鉆井勘探理論研究取得了豐碩的成果。本文對鉆井勘探相關理論進行深入研究，主要研究中靶分析，基于水平井和定向井中靶分析的差異，分別利用圓形靶和長方體靶作為定向井中靶分析和水平井中靶分析的靶區。

【關鍵詞】地質勘探 中靶分析 水平井 定向井

1目的與意義

近年來，地質勘探相關項目不斷增多，勘探井的開發難度的不斷增加，相關的投資費用也日益增加，這對石油鉆井技術提出了更高的要求。當前，鉆井種類的較多，有定向井、水平井、叢式井、分支井等。實鉆井眼軌跡的計算、監測、可視化、防碰撞以及預測等方面越來越受到關注。在實際鉆井施工過程中，需要監測當前鉆頭所在位置及其未來鉆進趨勢，以確保其能中靶，同時還需要防止與其他鄰井相碰撞。

目前，我國在地質勘探和石油鉆井領域的現狀總結為兩個方面，一方面是地質相關人才的專業理論水平薄弱，許多鉆井工程中應用到的研究算法都是借鑒國外：另一方面是地質勘探和石油鉆井向著高難度、高技術含量方向發展，對鉆井技術人員提出了更高的要求。針對此現狀，為了提高對鉆井軌跡的監測和控制水平，減少施工過程中的失誤率，簡化現場對鉆井位置進行復雜的計算，迫切需要開發針對鉆井工程師和地質導向師的綜合性軟件。該軟件不但要對鉆井井眼軌跡進行計算、監測、防碰撞掃描以及中靶分析等，而且還需要提供鉆井軌跡的二維和三維圖形，為鉆井工程師和地質導向師指導安排下一步工作，提供準確的依據。

2中靶分析研究與分析

井眼軌跡控制技術是保證鉆達預定目標的一項重要技術，中靶分析是鉆井人員經常使用的一種簡化的井眼軌跡控制方法，它主要是從幾何學角度考慮實鉆和預測井眼軌跡與靶之間的位置關系。在地質勘探中，主要分為定向井中靶分析和水平井中靶分析。在中靶分析領域，1993年佟長海等以井眼軌跡直線模型為基礎，假設靶點為水平投影圖上的圓形靶，建立了預測軌跡鉆達圓形靶的井斜角和方位角控制范圍的計算公式，并且該中靶分析方法到2000年還在利用。隨著石油勘探任務越來越困難，地質條件越來越復雜，在定向井勘探中更傾向于水平井勘探，2007年魯港等建立了水平井實鉆軌跡中靶分析的偏差率模型，較好地解決了水平井中靶質量評價的計算問題。同年，佟長海等利用局部坐標變換的方法，給出了水平井中靶時井斜角和方位角的范圍計算公式，將水平井中靶分析理論研究推進了一大步，2011年根據軌跡控制和中靶分析的實際情況，該方法得到了改進，更適用于現場進行中靶分析。在進行中靶分析之前，先給出地質勘探中對于靶點的描述。

2.1水平井的中靶分析

在中靶分析領域主要分析三種中靶方式，分別是沿著當前井底處方位鉆井時的井斜控制范圍，即鉆頭繼續鉆進時方位角不變，找出井斜角的控制范圍：沿著當前井底處井斜鉆井時的方位控制范圍，即鉆頭繼續鉆井時井斜角不變，找出方位角的控制范圍；沿著當前井底處井斜、方位鉆井時偏差技術，即鉆頭繼續鉆井時井斜角和方位角都保持不變時，找出鉆頭在穿過長方體靶的入靶矩形平面時，距離入靶矩形平面的中心的長度以及方位。

2.2定向井的中靶分析

對于定向井中靶分析，靶區一般都是平面靶，三維靶不多。定向井的中靶分析同樣是中靶分析領域重要的內容，國內外對定向井中靶分析研究比較早，技術也比水平井成熟。定向井中靶分析的過程中，同樣也會遇見水平井遇到的幾個問題：1、中靶預測：以當前井底所處的位置進入靶區，井斜和方位角的最大允許范圍；2、中靶井斜角：沿著井底所處的方位角進行鉆進時，能否穿過中靶，若能穿過，則應該在什么范圍；3、中靶方位角：沿著當前井底所處的井斜角進行鉆進時能否中靶，若中靶，則方位角在什么范圍；4、中靶靶心距：沿著當前井底的井斜角和方位角進行鉆進時，能否中靶，若中靶則靶心距是多少。

3小結

本文主要詳細介紹了靶區設計以及中靶分析。由于井類型的不同，將中靶分析分為定向井中靶分析和水平井中靶分析。基于靶類型眾多，本文在定向井中靶分析方面選擇了圓形靶作為靶區，在水平井中靶分析方面選擇了長方體靶作為靶區。本文在中靶分析之前，詳細分析中靶預測。只有中靶分析得出井斜角、方位角范圍滿足中靶預測中井斜角和方位角的范圍，才能說明當前井底鉆頭在繼續鉆進的過程中可能中靶。endprint