摆线型大位移井剖面设计的数值计算

摆线型大位移井轨道由"直井段-圆弧井段-摆线井段-稳斜井段"构成,与其他类型的大位移井轨道相比,摆线型大位移井具有最小的或很小的摩阻和摩阻力矩.摆线型大位移井轨道设计问题归结为求解一个二元方程组,当未知设计参数为摆线井段初始井斜角或稳斜井段井斜角时,该方程组为非线性方程组,没有解析解.通过数学变换和化简,得到了等价的三角函数方程,根据区间搜索和二分法提出了求该三角函数方程近似解的数值迭代算法.算例表明,该算法具有很好的迭代稳定性,计算精度高、速度快.新算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发,对于提高软件的适用性和稳定性具有较大的帮助.     

大位移井悬链线剖面设计的数值计算

悬链线剖面是大位移井轨道的经典类型,在进行设计时需要求解一个以悬链线初始井斜角为未知数的非线性方程。由于未知数包含在多个三角函数和对数函数中,计算工作量较大,而且常用的迭代求解方法存在一些问题。通过数学变换将该方程转换成一个只包含对数函数和多项式函数的新方程,对新方程的函数性态做了几何分析,进而提出了寻找求解区间的步长搜索算法和自适应步长搜索算法。利用二分法在求解区间上能够快速求出新方程的数值解。利用大位移井设计实例验证了本文算法的有效性,并对圆弧井段井眼曲率与方程解的关系进行了讨论。本文提出的算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发中。     

长水平段大位移井井眼轨道优化设计

摩阻和扭矩是制约长水平段大位移井水平段延伸的主要因素,井眼轨道优化是减小钻具摩阻和扭矩的方法之一。模拟了不同造斜率和靶前位移情况下长水平段大位移井的摩阻和扭矩,分析了不同轨道类型对摩擦系数的敏感性。结果表明,长水平段大位移井应优先选用较低造斜率的轨道,无特殊需要时尽量简化轨道类型。     

井眼轨道的软着陆设计模型的改进解法

井眼轨道的软着陆设计模型的求解可以归结为一个七元非线性方程组的求解问题.前人给出了数值迭代求解算法,然而并没有证明该迭代算法的收敛性,并且该算法是否收敛严重依赖于用户给出的迭代初始值.通过一系列的消元、化简的数学技巧,将七元非线性方程组化简为一元多项式方程,并在此基础上给出了软着陆设计模型的一个新算法.理论分析和实际算例表明,新算法的主要计算工作量是求多项式方程的非负实数根,其他未知数与实数根是简单的函数关系,计算量很小.新算法克服了迭代算法的初值依赖性以及迭代过程可能发散等缺陷,并且在设计模型有多个解的情况下,可以同时求出这些解.     

直-增-稳剖面设计问题的解析解

使用无量纲化方法对设计方程组进行了改写,新的无量纲化设计方程组有利于充分利用三角函数公式求解析解,所得到的解析解计算公式具有简洁的数学形式。将设计方程组求解问题分成两类,对于已知最大井斜角的第Ⅰ类问题,使用线性代数解方程组的克莱默法则直接就可以得出解析解。最大井斜角为未知数的第Ⅱ类问题,使用三角函数公式进行化简,得到形式简单、统一的解析解公式,避免了使用半角公式所带来的解析解计算公式的复杂性。所使用无量纲化方法具有一定的普适性,可以用于解决其他类型的二维剖面设计问题。     

二维圆弧型井眼轨道设计问题的通解

二维圆弧型井眼轨道是常规定向井、水平井轨道设计优先考虑的剖面类型,应用比较广泛.但是由于井段组合形式很多,并且对于同一种井段组合还有很多种未知数求解组合,推导每种井段组合和求解组合情况下的解的计算公式的工作非常繁重和复杂.研究了任意井段组合和任意求解组合的通解问题,发现井眼轨道设计问题的约束方程组可以化归成线性代数方程组或者4种典型方程组之一;得到了4种典型方程组的实数解的计算公式,并给出了有实数解的判别条件.对于二维圆弧型井眼轨道设计问题的基础理论研究和计算机软件开发都有重要的意义.     

SA-688井优快钻井技术

SA-688井是一口定向井,该井设计水平位移超过2300m,钻井施工中存在钻柱易屈曲、摩阻和扭矩大、井眼净化难等问题,而且根据地质及邻井已钻井资料显示,地层稳定性较差。针对该井可能存在的主要问题,重点对井身结构、井眼轨道设计、钻井施工摩阻扭矩预测、井眼净化等方面进行研究与应用,最终该井顺利完成施工,完钻井深5010m,钻井周期105d,较设计节约10%。最大水平位移为2430m,效益良好。     

大位移井斜井段下套管摩阻影响规律研究

套管柱在通过水平井斜井段和水平段时受力较复杂。井眼弯曲时部分套管柱紧贴下井壁,由于套管刚性大,使其在弯曲段下入困难。进入水平段后,水平段套管柱完全贴在下井壁,增大了地层对套管柱的摩擦阻力,使下套管更加困难。分析了水平井套管微元段进行受力情况,建立了大位移井斜井段套管力学三维数值计算模型,推导了套管柱摩阻计算公式,分析了斜井段影响下套管摩阻的因素,给出了2种降低下套管摩阻的方法。     

风险预探井哈深斜1井钻井工程设计

哈深斜1井是胜利油田部署的一口重点风险预探井,该井为双靶点定向井,具有井斜角大、稳斜段长、水平位移大的特点。作为风险预探井,可借鉴的邻井实钻资料少,地层岩性、地层压力及层段变化不确定性因素相对较大,确定合理的井身结构、轨道类型、钻井液性能以及相关配套工艺措施是保证该井顺利施工的基础。在对有限的邻井资料进行详细分析的基础上,总结出本井钻井工程设计的技术难点,并有针对性的从井眼轨道设计、井身结构设计、钻具组合及钻井方式选择、钻井液设计和固井设计5个方面提出优化方案及技术措施,为胜利油田风险预探井的设计与施工提供了技术支持和理论依据。     

渤海油田大位移井下套管设计难点及对策研究

渤海油田大位移井套管下入困难的问题亟待解决。本文以渤海油田一口大位移水平井A井为例,从设计的角度分析了该井?244.5 mm套管下放技术难点,并利用LANDMARK软件对影响套管下放的因素进行了分析,结果表明,轨道造斜点的提高、表层套管下深的增加、超大稳斜角条件下套管磅级的减轻、摩阻系数的降低、漂浮段长的增加均能减小套管下放的摩擦力,提高套管下放悬重。通过逐一优选A井轨道造斜点、表层套管下深、套管磅级、摩阻系数、漂浮段长,最终设计A井?244.5 mm套管采用漂浮法下入,漂浮段长1200 m,预测套管下放到位的悬重与实测值的相对误差为6.34%,在工程误差允许范围内。制定了渤海油田大位移井下套管设计流程,设计过程中,应综合考虑轨道造斜点、表层套管下深、套管磅级、摩阻系数、漂浮段长对套管下放悬重的影响,优选最优方案,确保套管顺利下放。     

大位移井延伸极限预测技术研究

大位移井钻井技术代表了当今世界钻井技术的一个高峰,是一项综合性很强的技术.目前大位移井钻井研究的重点和难点主要集中在摩阻/扭矩、轨道设计、定向控制等几个方面,管柱的摩阻扭矩问题是大位移井技术的核心问题之一,它决定水平位移的最大延伸.而增大极限延伸的问题正是综合上述问题的重点难点.根据大位移井的特点,建立大位移井动力学模型,进行大位移井动力学分析,编制极限延伸软件,针对不同钻具组合、井眼和摩擦系数、钻井液体系,按设计的井斜方位算出最大延伸长度.对大位移井的摩阻/扭矩、延伸极限进行预测和控制,达到有效指导大位移钻井的目的.     

古交区块煤层气L型水平井排采工艺及配套技术研究

由于L型水平井具有全角变化率大、井斜角大、斜井段长且水平位移大的特点,加上古交区块煤储层水平段吐砂、吐煤粉严重,单井产水量小(小于1 m3/d),排采过程中易卡泵、易气锁等特征,为后期排采带来困难。通过已有21口L型水平井的排采经验,摸索出了适宜古交区块煤储层特征的以抽油机加新型斜井泵工艺为主体,配套防偏磨、防气锁、柱塞泵循环洗井、负压捞砂等技术的排采工艺,取得一定成效。     

大位移井TH10314X井177.8mm尾管固井难点分析

TH10314X井是一口大位移斜直井,在钻井过程中出现过断钻具、井眼轨迹改变和井漏等复杂情况,给固井作业带来了较大的难度。主要难点包括狗腿度大、套管下入摩阻大、井内斜井段存在套管居中度不高、套管易贴壁造成泥浆难以被驱替、含有二叠系易漏地层,施工压力窗口小,对固井技术提出了较高的要求;因此通过要求钻井队通井时采用双扶正器进行通井,提高入井钻具的刚度来对比钻杆和套管的刚性;通过对比优选刚性树脂螺旋扶正器来降低套管摩阻及提高斜井段居中度等方法来降低难度系数。     

大庆油田B1-5-P57三维欠位移水平井轨道设计及应用

B1-5-P57井是位于大庆长垣萨尔图构造中部的一口三维水平井,方案给出的靶前位移仅为183.86m,按常规设计,会使得轨迹造斜率大,井斜和方位变化急剧,导致钻井施工及后续作业难度大,该井目的层为葡Ⅰ2砂体顶部未水淹的侧积体,纵向上层薄,横向展布变化大,因此水平段不能变动。为满足油藏地质开发需要,提出了三维"反勾"型欠位移轨道设计方法,优化了该井的井身结构及井眼轨迹剖面,并给出了设计和现场应用实例。     

南堡滩海大位移井钻井关键因素优化设计

大位移井钻井实施过程中表现最为突出的问题是摩阻扭矩大,它制约着井眼轨迹的有效延伸,尤其在常规钻完井技术时表现得更为明显。冀东油田近年来基于常规钻完井技术条件下,通过对井眼轨道优化设计、钻具组合优化、摩阻扭矩精细预测与控制、井眼延伸极限评估等方面的精细研究与优化设计,有效地模拟分析和论证了南堡滩海中深层大位移井钻井井筒力学行为,提升了对大位移井钻井实践可行性认识和指导了钻完井方案的设计。在南堡滩海成功实施了几十口水平位移大于3000 m的大位移井,最大水平位移达4940 m,为南堡滩海在常规经济技术条件下大位移井的钻井实施提供了技术支持。     

ZP24-P2长水平段水平井轨道优化技术

ZP24-P2井是一口水平段超过2500m的长水平段水平井,在钻井施工中存在摩阻/扭矩大、井眼轨迹控制难度大等难题,因此在该井施工之前对井眼轨道设计的参数进行了优化,并根据区块特点对井身结构进行了优化,对该井顺利施工具有重要作用。     

冀东深层大位移井钻柱安全分析与对策

针对冀东大位移井目的层垂深大、造斜点浅、裸眼段长等特点,开展了深层大位移井钻柱安全性评价研究。基于软杆摩阻扭矩分析模型,建立了不同工况条件下摩阻扭矩计算方法,分析了大位移井摩阻、扭矩分布情况,评价了钻井轨迹、摩擦系数等对钻井摩阻扭矩的影响,并提出了相应的降摩减阻技术措施。计算结果和实钻表明,深层大位移井侧向力受力分布集中在上部浅层造斜段,并且容易造成钻具的疲劳和破坏;钻井过程中起钻摩阻和钻进时扭矩较大,摩阻扭矩受井眼轨迹和井下摩擦系数的影响。分析计算结果对大位移井井下摩阻扭矩控制和钻柱的合理选择达到有效指导的目的。     

盘2-斜192井七段制大斜度长裸眼定向井设计与施工

盘2-斜192井是沿断块高部位,紧贴断层走向部署的一口多目标、长裸眼段、七段制的大斜度定向井,该井的裸眼段长2400m,设置6个控制点,采用直—增—稳—增—稳—增—稳的七段制剖面,设计最大造斜率25°/100m,设计最大井斜66.44°位移915m。该井的主要难点在于裸眼段长,造斜拐点多导致摩阻扭矩大,三增造斜率要求高,井下事故风险高,第三稳斜段井斜大、段长长、贴近断层,控制难度大。但在该井轨迹设计和施工中很好地解决了上述问题,在轨迹优化设计、摩阻扭矩分析计算、钻具结构优选和防止井下事故方面均取得了一些经验,事实证明这些数据经验可以在同类复杂轨迹定向井的设计和施工中进行进一步的推广和应用。     

大尺寸井眼优快钻井技术的研究与应用

塔里木油田东河塘地区的开发井大多数属于长裸眼超深水平井,施工后期普遍存在钻机负荷重,井壁稳定性差,井身质量难保证,斜井段易粘卡,钻井液难题多等难点,为了降低斜井段难度,常用井身结构中便凸现了二开大尺寸井眼裸眼长、井壁稳定性差、机械钻速低等难题,施工难度很大.塔里木胜利钻井公司70799队近两年相继安全顺利完成DH1-H6等三口井,平均井深6330m,平均钻井周期121.31d,分别比设计钻井周期节约44～71d,创该地区多项指标.目前该井队正在施工的DH1-H9井也已顺利完成大尺寸井段施工任务,区域优快钻井技术优势明显.对东河塘地区二开井眼钻井施工中的主要难点进行分析和研究,总结提出"三位一体"优快实用技术,使大尺寸井眼达到了普通井眼类似的速度,取得巨大成功,值得在其它区域和油田推广.     

JX4324井钻井施工实践与认识

为了更加安全与高效施工JX4324井这口评价控制井,对钻井工程设计中的井身结构和井眼轨道进行优选与优化,在施工中针对直井段、造斜井段和稳斜井段不同的施工特点,采取了不同的井眼轨迹控制方案,并全程制定了钻井施工安全技术措施,保证了钻井施工的安全与高效。