(Instituto de Investigación de Ingeniería de Yacimientos y Metano de Capas de Carbón, Instituto de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Perforación de la Corporación Nacional de Petróleo de China, Beijing 100195)
Resumen: El grupo de pozos horizontales de metano de capas de carbón es Compuesto por uno o varios pozos horizontales que se conectan a una cueva con un pozo vertical para la extracción de gas. De acuerdo con las características de los pozos horizontales de metano en capas de carbón, se desarrolló un conjunto de equipos de perforación con agujas de larga distancia para guiar la comunicación entre los pozos horizontales y los pozos verticales. Su base teórica es el método de posicionamiento del campo magnético giratorio, que monitorea la posición relativa de la broca y la cueva midiendo el campo magnético giratorio en tiempo real. Se analizan en detalle el modelo de medición y control de trayectoria, las características del equipo y la composición de la tecnología de enhebrado de agujas de larga distancia. A través de la aplicación in situ, el equipo de enhebrado de agujas puede posicionar y guiar con precisión dentro de una distancia de 60 m, y sus indicadores técnicos específicos han alcanzado el nivel avanzado internacional.
Palabras clave: campo magnético giratorio de pozo horizontal de metano de lecho de carbón, penetración de aguja de larga distancia entre pozos dobles
Tecnología de intersección remota de pozo horizontal y pozo vertical de desarrollo de metano de lecho de carbón
Tanaka Lanshen Chen Ruiqiao Lei
(Instituto de Investigación de Ingeniería de Perforación de la Corporación Nacional de Petróleo de China, Beijing 100195)
Resumen: Según las características de baja presión, penetración y contenido de agua del metano de capas de carbón en En mi país, agua de metano en capas de carbón. Los pozos planos generalmente requieren un pozo vertical adicional, que está conectado a un pozo horizontal de múltiples ramas para permitir que las bombas de varilla, etc., ingresen al drenaje para la extracción de gas. La tecnología de posicionamiento de campo magnético giratorio se introduce en el proceso de acoplamiento de pozos horizontales y verticales para mejorar la tasa de éxito del acoplamiento. Se utilizan mediciones del campo magnético en tiempo real para modificar la posición relativa entre el pozo y la cueva para guiar la conexión de las dos paredes. Este artículo proporciona una discusión en profundidad sobre los modelos de campos magnéticos giratorios y la tecnología de agujas de control remoto. Se estableció un método de medición de la distancia y desviación de posición entre la broca y la cueva. Equipo de encuentro remoto especialmente desarrollado. La aplicación de campo demuestra que la teoría y la tecnología son factibles. El dispositivo puede detectar señales dentro de un alcance de 60 metros.
Palabras clave: metano de lecho de carbón; pozo horizontal; campo magnético giratorio; aguja remota de pozos
Acerca del autor: Tian Zhonglan, hombre, metano de lecho de carbón, Instituto de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Perforación de la Corporación Nacional de Petróleo de China Subdirector e ingeniero senior del instituto, se dedica principalmente a la investigación sobre herramientas de penetración de agujas de larga distancia, estabilidad de las paredes de los pozos de vetas de carbón, protección de yacimientos y otras investigaciones relacionadas. Número de contacto: 01052781885; correo electrónico: tianldri @ CNPC com.
1 Introducción
China es un país con grandes recursos de carbón en el mundo, con un total de recursos de metano de carbón de 36,81. ×1012m3, y la cantidad de recursos de gas natural convencional es básicamente la misma, ocupando el tercer lugar en el mundo. Los yacimientos de metano de las capas de carbón de mi país generalmente tienen las características de baja presión, baja permeabilidad y bajo contenido de humedad [1, 2]. Desde la perspectiva de mejorar la tasa de recuperación y los beneficios económicos, los pozos horizontales y los pozos horizontales de múltiples ramas son los mejores métodos de desarrollo [3], según las características anteriores de los métodos de desarrollo y drenaje de metano en lechos de carbón, generalmente los pozos horizontales de metano en lechos de carbón requieren una vertical adicional; pozo Este pozo debe conectarse a un pozo horizontal (como se muestra en la Figura 1) para que se pueda instalar una bomba de tornillo y una bomba de varilla para drenaje y extracción de gas. La tecnología y el equipo de enhebrado de agujas de larga distancia es una de las tecnologías clave para lograr una comunicación precisa y de larga distancia entre dos pozos. También es una tecnología esencial para la perforación de pozos horizontales de múltiples ramas/en forma de "U" para metano de lechos de carbón.
Figura 1 Diagrama esquemático de extracción de pozos horizontales de metano en capas de carbón
La tecnología de control de trayectoria de pozos convencional actualmente utiliza principalmente inclinómetros inalámbricos durante la perforación (MWD) para posicionar y controlar la broca bajo tierra, pero Coalbed La tecnología de perforación de pozos horizontales de metano requiere comunicación entre pozos horizontales y verticales, por lo que plantea requisitos más altos para la medición y control de la trayectoria del pozo [4]. Dado que el área objetivo en el pozo vertical de la cueva es un marco rectangular estrecho de 0,5 mx (4 ~ 8) m, el método de medición MWD está lejos de cumplir con los requisitos para la medición y el control de vías de pozos horizontales de metano en capas de carbón. Para satisfacer las necesidades de la explotación comercial y a gran escala del metano de yacimientos de carbón en mi país, la Corporación Nacional de Petróleo de China organizó proyectos de investigación clave durante el período del "Undécimo Plan Quinquenal" basándose en el importante proyecto nacional "Grandes campos de petróleo y gas". y desarrollo de metano en capas de carbón". El equipo del proyecto pasó tres años y realizó más de 100 experimentos para desarrollar con éxito una herramienta de enhebrado de agujas de larga distancia 43/4, formando un conjunto de tecnología de control y medición de enhebrado de agujas de larga distancia que puede capturar señales a una distancia de 70 m y realizar posicionamiento y detección precisos a una distancia de 60 m. Las operaciones de guía son altamente confiables y pueden cumplir con los requisitos de las aplicaciones industriales.
Figura 2 Parámetros de medición y características estructurales de los niples MWD tradicionales
2 Modelo de control y medición de trayectoria de aguja de larga distancia
El objetivo de la trayectoria del pozo horizontal de metano en capas de carbón La medición y el control consisten en reducir gradualmente el alcance de la elipse de incertidumbre en la posición relativa de los pozos cueva y los pozos horizontales.
Al introducir un campo magnético giratorio, la distancia y la desviación del acimut entre la broca del pozo horizontal y el pozo de la cueva se pueden medir directamente (como se muestra en la Figura 3). Una vez que la relación posicional relativa entre los dos pozos es clara, se puede ajustar la trayectoria del pozo horizontal y, finalmente, se puede perforar un pozo vertical a través de la cueva.
Las fórmulas de cálculo para la distancia y desviación de azimut entre la broca del pozo horizontal y el pozo cueva son las siguientes [5, 6]:
Figura 3 Modelo de control y medición de la trayectoria del pozo para grupos de pozos conectados
p>Figura 4 Diagrama esquemático de la distancia entre la broca y la cueva y la desviación del ángulo de perforación.
Progreso de la tecnología del metano de capas de carbón de China: Actas del Simposio académico sobre metano de capas de carbón de 2011.
Donde: r y θ son la distancia (m) y el ángulo de acimut (grados) entre la cueva y la barrena del pozo horizontal (Figura 4); k es el coeficiente de escala, y HX, HY y HZ); son las señales del campo magnético.
3 Desarrollo de equipo de enhebrado de aguja de larga distancia 4-3/4
Figura 5 Esquema estructural del sistema de enhebrado de aguja de larga distancia
Aguja de larga distancia El equipo de posicionamiento de roscado (MTSI) se compone principalmente de niples magnéticos, sensores de matriz magnética, niples de circuitos de medición, fuentes de alimentación de tierra y computadoras industriales, como se muestra en las Figuras 5 y 6. El cuerpo principal del submarino magnético está hecho de material no magnético. Hay algunos cilindros magnéticos fuertes incrustados en el submarino. Su función principal es formar un "campo magnético giratorio" cuando la columna de perforación gira. la sarta de perforación, aproximadamente 2 ~ 5 hz. El tubo sonda se utiliza principalmente para detectar señales de campos magnéticos giratorios (Hx, Hy, Hz), recopilar y amplificar las señales medidas y transmitirlas a la boca del pozo de la cueva a través de cables. Finalmente, la distancia y la desviación de dirección entre la broca y la cueva se calculan mediante el modelo de medición del campo magnético establecido. El rango de detección de diseño de la herramienta de enhebrado de agujas de larga distancia MTS-I es de 70 m. El error de medición del azimut del sistema es inferior a 0,4° y el error de medición de la distancia es inferior al 5 %. Puede realizar una función de medición de corta distancia dentro de los 5 m sin saturación ni distorsión de la señal.
Figura 6 Diagrama del módulo unitario del equipo de enhebrado de agujas de larga distancia
Figura 7 Trayectoria del pozo del grupo de pozos DSFC-03
4 Aplicación de campo
La herramienta de enhebrado de agujas de larga distancia MTS-I realizó operaciones de enhebrado de agujas de larga distancia en el pozo DSFC-03 en el bloque Binxian de la Cuenca de Ordos. El pozo DFS-C03 es un pozo en forma de U de 880 metros (como se muestra en la Figura 7). A una profundidad de 1213 m, comienzan a aparecer señales de campo magnético. A través de la recopilación y el cálculo de datos, la desviación del ángulo de azimut es de 4,48 grados y la distancia calculada es de 69,72 metros: De acuerdo con los resultados del cálculo anterior, las operaciones de torsión de azimut se llevaron a cabo a profundidades de pozo de 1213 ~ 1219 metros y 1222 ~ 1225 metros hasta el regulaciones a una profundidad del pozo de 1235 metros. La desviación de la posición se volvió -0. Considerando que el ángulo de inclinación del acimut del pozo era inferior a 1 grado, la perforación compuesta se llevó a cabo en la sección del pozo de 1252,6 ~ 1261,4 m a 1261,4 m (23,16 m de distancia del pozo). cueva), se encontró que el ángulo de inclinación del azimut del pozo aumentó, por lo que se inició la perforación. Sin embargo, a medida que la broca se acerca a la cueva, el ángulo de desviación del azimut aumenta drásticamente, por lo que la operación de torsión del azimut continuará hasta que los dos pozos estén conectados. La profundidad del pozo es de 1284,2 m, el ángulo de inclinación del azimut es estable en 2,63°, el radio de error es de 0,16 m y el diámetro de la cueva es de 0,5 m: La profundidad del pozo es de 1284,2 m, la presión del tubo ascendente cae repentinamente y el lodo regresa. indicando que los dos pozos están conectados. El proceso detallado de medición de la conectividad se muestra en la Tabla 1 y la Figura 8.
Tabla 1 Proceso de construcción del pozo DSFC-03
Figura 8 Mapa de posicionamiento de construcción en sitio
5 Conclusión
(1) Aguja trayectoria El estudio de modelos de medición y control es la base para el desarrollo de los equipos de enhebrado remoto MTSI. Con base en las características del campo magnético giratorio generado por la subsección de imán permanente y la tecnología de perforación de pozos horizontales de metano en capas de carbón, se estableció un modelo de medición para la distancia y la desviación del ángulo entre la broca y la cueva.
(2)2) Los campos magnéticos y de gravedad del sistema de enhebrado de agujas MTSI son estables, y la carga de datos y la recolección en tierra son rápidas y precisas. Puede capturar señales a una distancia de 70 metros y realizar operaciones precisas; Funciona el posicionamiento y guiado a una distancia de 60 metros. Los indicadores técnicos específicos han alcanzado el nivel avanzado internacional.
Referencia
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