地质勘探中靶分析研究与分析

陈金华

【摘要】近年来，由于人们对油气资源需求的不断增大，钻井勘探领域受到国内外越来越多研究人员的重视。随着研究的不断深入，钻井勘探在地质勘探领域中占据着越来越重要的位置，相关的钻井勘探理论，如测斜计算、防碰撞算法、中靶分析算法等，也在不断的发展和改进。经过多年的努力，钻井勘探理论研究取得了丰硕的成果。本文对钻井勘探相关理论进行深入研究，主要研究中靶分析，基于水平井和定向井中靶分析的差异，分别利用圆形靶和长方体靶作为定向井中靶分析和水平井中靶分析的靶区。

【关键词】地质勘探 中靶分析 水平井 定向井

1目的与意义

近年来，地质勘探相关项目不断增多，勘探井的开发难度的不断增加，相关的投资费用也日益增加，这对石油钻井技术提出了更高的要求。当前，钻井种类的较多，有定向井、水平井、丛式井、分支井等。实钻井眼轨迹的计算、监测、可视化、防碰撞以及预测等方面越来越受到关注。在实际钻井施工过程中，需要监测当前钻头所在位置及其未来钻进趋势，以确保其能中靶，同时还需要防止与其他邻井相碰撞。

目前，我国在地质勘探和石油钻井领域的现状总结为两个方面，一方面是地质相关人才的专业理论水平薄弱，许多钻井工程中应用到的研究算法都是借鉴国外：另一方面是地质勘探和石油钻井向着高难度、高技术含量方向发展，对钻井技术人员提出了更高的要求。针对此现状，为了提高对钻井轨迹的监测和控制水平，减少施工过程中的失误率，简化现场对钻井位置进行复杂的计算，迫切需要开发针对钻井工程师和地质导向师的综合性软件。该软件不但要对钻井井眼轨迹进行计算、监测、防碰撞扫描以及中靶分析等，而且还需要提供钻井轨迹的二维和三维图形，为钻井工程师和地质导向师指导安排下一步工作，提供准确的依据。

2中靶分析研究与分析

井眼轨迹控制技术是保证钻达预定目标的一项重要技术，中靶分析是钻井人员经常使用的一种简化的井眼轨迹控制方法，它主要是从几何学角度考虑实钻和预测井眼轨迹与靶之间的位置关系。在地质勘探中，主要分为定向井中靶分析和水平井中靶分析。在中靶分析领域，1993年佟长海等以井眼轨迹直线模型为基础，假设靶点为水平投影图上的圆形靶，建立了预测轨迹钻达圆形靶的井斜角和方位角控制范围的计算公式，并且该中靶分析方法到2000年还在利用。随着石油勘探任务越来越困难，地质条件越来越复杂，在定向井勘探中更倾向于水平井勘探，2007年鲁港等建立了水平井实钻轨迹中靶分析的偏差率模型，较好地解决了水平井中靶质量评价的计算问题。同年，佟长海等利用局部坐标变换的方法，给出了水平井中靶时井斜角和方位角的范围计算公式，将水平井中靶分析理论研究推进了一大步，2011年根据轨迹控制和中靶分析的实际情况，该方法得到了改进，更适用于现场进行中靶分析。在進行中靶分析之前，先给出地质勘探中对于靶点的描述。

2.1水平井的中靶分析

在中靶分析领域主要分析三种中靶方式，分别是沿着当前井底处方位钻井时的井斜控制范围，即钻头继续钻进时方位角不变，找出井斜角的控制范围：沿着当前井底处井斜钻井时的方位控制范围，即钻头继续钻井时井斜角不变，找出方位角的控制范围；沿着当前井底处井斜、方位钻井时偏差技术，即钻头继续钻井时井斜角和方位角都保持不变时，找出钻头在穿过长方体靶的入靶矩形平面时，距离入靶矩形平面的中心的长度以及方位。

2.2定向井的中靶分析

对于定向井中靶分析，靶区一般都是平面靶，三维靶不多。定向井的中靶分析同样是中靶分析领域重要的内容，国内外对定向井中靶分析研究比较早，技术也比水平井成熟。定向井中靶分析的过程中，同样也会遇见水平井遇到的几个问题：1、中靶预测：以当前井底所处的位置进入靶区，井斜和方位角的最大允许范围；2、中靶井斜角：沿着井底所处的方位角进行钻进时，能否穿过中靶，若能穿过，则应该在什么范围；3、中靶方位角：沿着当前井底所处的井斜角进行钻进时能否中靶，若中靶，则方位角在什么范围；4、中靶靶心距：沿着当前井底的井斜角和方位角进行钻进时，能否中靶，若中靶则靶心距是多少。

3小结

本文主要详细介绍了靶区设计以及中靶分析。由于井类型的不同，将中靶分析分为定向井中靶分析和水平井中靶分析。基于靶类型众多，本文在定向井中靶分析方面选择了圆形靶作为靶区，在水平井中靶分析方面选择了长方体靶作为靶区。本文在中靶分析之前，详细分析中靶预测。只有中靶分析得出井斜角、方位角范围满足中靶预测中井斜角和方位角的范围，才能说明当前井底钻头在继续钻进的过程中可能中靶。endprint