钻井利器的故事之“慧磁”高精度定向中靶导向系统

磁导向对接井技术的出现,大大提升了对接连通率,目前广泛应用在天然碱等可溶性矿产的开采中。随着该技术的不断发展,作为地下“穿针引线”导航利器的优秀代表——“慧磁”高精度定向中靶导向系统,以其出色的测量精度、稳定性及可靠性已在国内外对接井中取得数百次的好成绩。本文从科普的角度介绍了井下对接导航的必要性、“慧磁”系统的组成及技术原理、“慧磁”系统发展历程及近年来取得的成果,以此提高大家对“慧磁”系统的认识,达到相互交流、相互促进的目的,最终推动以“慧磁”系统为代表的主动磁测系统的技术持续发展和应用领域的不断拓展。

SmartMag定向钻进高精度中靶系统及其应用

SmartMag定向钻进高精度中靶系统是在地面经过数千次的试验后,于2009年首次进行工业性实验。结果表明,在已应用的23对对接井中,SmartMag系统性能良好、精确度高,对引导对接起到了至关重要的作用。介绍了该系统的结构原理和技术指标,总结了应用经验和技巧。

螺线管磁定位技术初探

随着钻探工艺的不断发展,对井身轨迹的要求不断增加。一般依靠地磁定位的仪器已无法满足精度要求,于是研发出了多种近场磁导向系统,如MGT、RMRS和慧磁中靶仪等。以发射源种类为依据,可分为主动测量技术和被动测量技术。螺线管磁定位系统属于主动测量技术,它具有数据传输量小、耐温高等优点。目前国外已经商用化,而国内研究不多。本文简单介绍了螺线管测量的理论模型,着重阐述了室内实验和误差分析。实验共测量了144个点数据,总距离平均误差为4.9%,平面距离平均误差为5.6%,初步验证了螺线管磁定位系统的可行性。

SAGD平行井套管内磁引导模拟实验

SAGD平行井是稠油开采的重要方法,它对两井的空间轨迹要求较高。相比较常规随钻仪器,借助于MGT磁定位的磁引导技术有利于进一步提高钻孔轨迹检测精度和检测效率。目前还未见国产同类成熟仪器应用的报道。主要介绍了室外套管地面模拟实验,研究轨迹精度与套管内磁响应之间的关系,为仪器的实际应用提供修正数据和技术支撑。实验以通电螺线管作为磁发射源,并置于Φ139.7 mm套管中,以磁传感器为接收源,采集数据,最后由电脑解析数据算出两者的相对位置。实验时不断改变传感器与套管的相对位置,以模拟钻头钻进的真实情况。实验共采集了18种形态,共198点位数据。在修正前,计算的总距离平均误差在7%左右,平面误差为9.4%左右。修正后误差为之前的一半。结果表明,计算点能够真实反映轨迹的实际方向。

SmartMag定向中靶系统工业试验研究

SmartMag定向中靶系统由安装于钻头后部的磁信标、安装于靶井中的磁信号采集探管、地表接口箱和磁信号解析软件等组成,它通过测量磁信标在钻进过程中所产生的动态磁场,从而解析出钻头和靶点之间的相对位置参量,最终引导钻进进入靶区或避让靶区。介绍了SmartMag定向中靶系统在土耳其贝帕扎里天然碱矿采集卤钻井工程中的工业性入井试验的应用情况。该系统在前期研发中打下了良好的技术基础,因此在首次入井试验中就取得了一次中靶的良好效果。

三维地质建模在土耳其天然碱对接井设计中的应用

三维地质建模是从三维的角度对矿产进行描述和研究,与传统方法相比,具有时间短且数据精确的优越性,对工程决策和科学管理具有重要的意义,目前已经成为矿产开发与地质研究的重要手段之一。将三维地质建模方法应用于土耳其贝帕扎里天然碱矿对接井四期工程设计中,取得了很好的效果。结合工程应用,介绍了三维地质建模应用于对接井设计的方法。

土耳其贝帕扎里采集卤钻井三期工程井组布置的优化设计

土耳其贝帕扎里采集卤钻井三期工程的井组布置设计是在一、二期矿区内利用部分现有井场、现有采集卤管线的基础上,采用了更加优化的三井井组、五井井组、双通道平行井组及复杂井组。此设计减少了投资、缩短了基建周期、便于生产管理,使资源得到更合理的开发利用,增大了矿区现有产能,更大满足了加工厂对卤水的需要。全矿区共布置15个溶采单元,共包括25个井组采矿通道,垂直井29口,水平井23口。

“慧磁”SmartMag钻井中靶导向系统加强性工业试验研究

SmartMag钻井中靶引导系统由安装于钻头后部的磁信标、安装于靶井中的磁信号采集探管、地表接口箱和磁信号解析软件所组成,它通过测量磁信标在钻进过程中所产生的动态磁场,从而解析出钻头和靶点之间的相对位置参量,最终引导钻进进入靶区或避让靶区。

双通道平行井在采卤对接井中的首次应用

结合土耳其贝帕扎里天然碱矿三期工程增补合同中H022UA井实例,介绍双通道平行井的轨迹设计、应用目的以及在首次应用中遇到的问题和解决措施。虽然经历了矿层抬升、靶点溶腔过小、下钻困难、钻遇未知溶腔等一系列困难,经过采取有效的技术措施,H022UA井最终对接成功,完井循环。为今后施工类似工程提供了可借鉴的经验。

“慧磁”定向钻井中靶系统超高精度中靶技术研究

随着“慧磁”定向钻井中靶系统应用范围的不断扩大,对中靶精度的要求也随之不断提高。在现有仪器设备的基础上,如何进一步提高其导向测量的精度,实现超高精度中靶,是在现场对接井施工中亟待解决的问题。本文对“慧磁”测量精度的影响因素进行了分析研究,阐述了工具面向角、测点的磁环境、探管的振动和探管的居中度等因素对测量结果的影响,并提出了相应的解决方案。在此基础上开展了地面水平井对接中靶试验,结果表明,通过采取上述措施,能有效提高“慧磁”系统测量精度,实现超高精度中靶。论文的研究成果对于在小溶腔水平对接井施工轨迹控制能力及一次中靶成功率具有一定的指导意义。

两水平井“点对点”精确中靶对接施工技术

自煤层气水平对接井领域引入美国Vector公司生产的RMRS旋转磁测距系统以来,我国煤层气和水溶开采领域的定向对接井的施工技术取得了重大突破。然而,大多数应用仍局限于传统的U形井组,属于由一个垂直井和一个水平井组成的井组。而华晋焦煤柳林煤层气项目DS井组是由2个水平井组成的煤层气井组,采用国产"慧磁"钻井中靶引导系统使2井实现"点对点"对接。重点介绍了"点对点"精确中靶作业施工技术方法。