基于MATLAB的钻井井眼轨迹三维仿真研究

为了直观形象地观察钻井井眼轨迹,便于钻井井眼轨迹设计和控制,提出一种钻井井眼轨迹三维仿真方法。该方法基于MATLAB软件,采用圆柱螺线内插法进行计算,实现钻井井眼轨迹的三维仿真,并具有图形平移、图形旋转、图形缩放等功能。该方法既可以直接从EXCEL文档中整体导入测量的离散井眼数据来实现钻井井眼轨迹的三维仿真,也可以对设计的井眼轨迹实现三维仿真;便于将设计的井眼轨迹与实际测量的井眼轨迹进行对比分析,为井眼轨迹的合理设计和有效控制、油田开发方案的制定等带来方便,具有较高的实用价值。     

三维井眼轨迹地质导向软件的开发与应用

为了避免丛式井、分支井、定向井(水平井)等复杂井在井眼轨迹设计过程中与其周边邻井井眼轨迹相碰,便于新井眼钻进过程中与设计井眼轨迹实时对比,指导实钻井眼轨迹在储集层内最优化穿行,通过利用井位坐标和井眼轨迹数据建立井眼轨迹三维空间分布模型,依据该模型原理设计开发三维井眼轨迹地质导向软件,实现了以正钻井井眼轨迹坐标为中心,自动绘制出正钻井实时井眼轨迹和设计井眼轨迹,由于同时可将该井周边的多口邻井井眼轨迹导入到该坐标系中,从而在设计上解决了多井眼之间防碰问题,在实际钻进过程中依据提供的井眼轨迹三维空间分布模型,可更好地展现地质导向的实时应用效果。该软件在Y 12-P水平井与LP 3丛式井的应用表明,三维井眼轨迹地质导向软件应用效果突出。     

旋转导向钻井地面监控系统研究

为了将井眼轨迹以及其他有关的钻井参数用图形和数据三维可视化地显示出来,便于现场工程技术人员直观地掌握和分析钻头所在位置以及井下导向工具对井眼轨迹的控制情况,研制了地面监控和井眼轨迹可视化子系统,该系统是调制式旋转导向钻井系统(MRSS)的指挥中心。可实时监控井下导向工具,控制井眼轨迹按设计的轨迹逼近靶区并中靶。文中介绍了MRSS地面监控子系统的总体设计;在导入设计数据和实时采集MWD上传的实钻数据的基础上,进行了设计井眼和实钻井眼的轨迹描述、轨迹偏差分析和轨迹修正设计、进而计算出MRSS轨迹控制参数及相应的下传控制指令;研究了控制指令下传给井下导向工具的方式并给出最佳指令编码方案。系统的各项功能集成在一个一体化的地面监控和井眼轨迹三维可视化软件系统中,是信息化、智能化钻定向井的创新工程。     

基于OPENGL的井眼轨迹三维可视化系统的实现

在定向井和水平井施工过程中,实钻井眼轨迹的计算和描述是钻井工程监测的重要环节,也是井眼轨迹设计控制的基础。井眼轨迹三维可视化系统集成了目前常用的井眼轨迹计算方法,现场可根据需要选择计算方法,计算得到井眼轨迹数据,同时基于OPENGL技术实现了井眼轨迹的三维可视化。现场应用结果表明:该系统井眼轨迹计算快速方便,可满足不同现场和用户的需求,采用OPENGL绘制的三维井眼轨迹可直观地显示井眼轨迹的空间形态,为设计井眼轨迹控制方案提供依据。     

井下闭环可变径稳定器的工作原理及应用研究

井眼轨迹井下闭环控制技术是当前国内外石油钻井的前沿技术,将该技术与随钻测井技术结合,能实现地质导向技术.钻成大位移井必须依靠井眼轨迹控制技术,研制的井下闭环可变径稳定器是实现该项技术的关键.本文着重论述了井下闭环可变径稳定器的结构、工作原理及其控制井眼轨迹的方法.井下闭环可变径稳定器的研制及现场的初步试验成功,为解决我国大位移井问题,特别是为滩海油气勘探、提高钻井机械钻速、降低钻井成本提供了一条有效的途径.     

基于VB与OpenGL的三维井眼轨迹可视化描述

在石油钻井中,实钻井眼轨迹的计算与描述是井眼轨迹监测的重要环节,也是井眼轨迹控制的基础。通过对测斜数据的处理并结合计算机图形学,可以更直观地显示井眼轨迹的空间形态。在理论研究的基础上,运用Visual Basic 6.0开发了井眼轨迹可视化模块,绘制了井眼轨迹二维投影图,并利用OpenGL在Visual Basic 6.0平台上实现了实钻井眼轨迹三维可视化,并能对井眼轨迹进行缩放、平移、旋转等交互操作,为井眼轨迹的设计和控制方案的制定带来便利。     

定向侧钻井眼轨迹成像及现场应用

为了提高侧钻中靶率,实现邻井防碰,通过编写此套三维成像软件,可以对定向钻进时的井眼轨迹进行实时纠偏。由于侧钻作业现场多使用Excel等表格计算工具,通过使用三维成像软件与Excel计算表,将Excel的计算结果自动导入到三维成像软件中,可对井眼轨迹进行三维成像,从而直观地显示和控制地下的井眼钻进轨迹,防止侧钻井与周边领井碰撞,保证高效地钻进到设计靶区。此成像软件在油田现场的应用效果良好,有效助力了现场的定向侧钻施工。     

实钻井眼轨迹视投影长度的计算方法

垂直剖面图是显示实钻井眼轨迹的重要方法,其关键在于计算实钻井眼轨迹在设计柱面上的投影曲线。根据几何学原理得到了投影计算的一般方程。并对井段曲线类型为直线、圆柱螺线、圆弧等几种常用情况进行了详细的分析,得到了投影点参数的计算公式。计算实例表明。在实际钻井过程中,利用视投影长度绘制三维井眼实钻轨迹的垂直剖面图可以直观地对比实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹的吻合程度,从而起到较好的指导井眼轨迹预测和控制的作用。     

浅谈小井眼三维绕障定向井井眼轨迹控制技术与实践

小井眼钻井是油气钻井工程中的难点之一,尤其是在小井眼三维绕障定向井钻井过程中,井眼轨迹控制非常困难。现有小井眼三维绕障定向井井眼轨迹控制技术在实践中存在着操作难度大、控制精度要求高、井下作业危险性高等缺陷。本文主要结合实践经验分析了小井眼三维绕障定向井钻井中遇到的难点,探讨了小井眼三维绕障定向井井眼轨迹控制技术的要点。     

三维定向井实钻井眼轨迹视投影长度的计算

三维井眼一般都绘制垂直剖面图，其难点就是怎样在设计井眼轨道的垂直剖面图上描绘实钻井眼轨迹的剖面线，由于三维井眼设计剖面图是用垂深与投影长度绘制，其实钻井眼轨迹剖面图应该是用垂深和视投影长度绘制。在给出视投影长度基本定义的基础上，推导了其计算公式。计算实例表明，在实际钻井过程中，利用视投影长度绘制三维井眼实钻轨迹的垂直剖面图可以直观地对比实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的吻合程度，从而起到较好的指导井眼轨迹预测和控制的作用。     

挪威Statoil公司在三维油藏钻井中应用旋转导向技术

挪威老油田的钻井变得越来越具有挑战性,利用三维地质导向技术开发剩余小油藏通常要设计成水平井、聪明井或大位移井。在新区所钻的井也大多数设计成水平井、聪明井或Ｓ型井眼轨迹。Ｓｔａｔｏｉｌ公司帮助开发并大量使用新导向钻井技术以克服常规定向钻井系统的缺点。旋转导向钻井系统能自动导向钻头钻至设计靶点。井下导向系统、地层评价设备和井下压力测量系统可保证井眼轨迹精确,满足地质要求。     

胜利油田地质导向钻井技术研究与应用

以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的地质导向钻井技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一.通过理论研究、仪器研制和软件研发,胜利钻井院自行研制出了具有自主知识产权的新型MWD、随钻自然伽马测量仪、随钻电阻率测量仪以及国内第一个移动式随钻自然伽马测井标准刻度装置,形成了地质导向双参数LWD仪器设计制造技术和地质导向钻井工艺配套技术.80余口井的应用实践表明,利用自行研发的地质导向钻井配套技术成功地实施了地质导向钻井,开发的最小有效油层厚度已缩短到0.8m,水平段井眼轨迹的平均油层有效延伸率达94%以上,将井眼轨迹控制标准由原来几何导向的"工程中靶"提升为"地质中靶",降低了因地质目标不确定性而带来的钻探风险,为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑.同时,简要介绍了胜利油田水平井地质导向钻井技术现状以及认识与体会.     

胜利油田地质导向钻井技术研究进展

以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的地质导向钻井技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一。在理论研究的基础上,研制成功了具有自主知识产权的新型MWD、随钻自然伽马测量仪和随钻电阻率测量仪,并开发了地质导向钻井配套应用软件,形成了地质导向双参数LWD仪器设计制造技术和地质导向钻井工艺配套技术。通过30口井的现场试验,最薄油层达到1 m,水平段井眼轨迹的平均油层有效延伸率达94.39%,成功地实施了地质导向钻井,为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑,应用效果较好。     

旋转导向井眼轨迹自动控制系统

正为提高导向钻井的自动化程度,贝克休斯公司开发了旋转导向井眼轨迹自动控制系统。该系统具有独立的通信信道,可使地面与井下形成闭环,实现井眼轨迹全自动控制。旋转导向井眼轨迹自动控制系统工作时,需要井眼轨道、随钻测量数据、钻头所处位置、钻机状态(底部打开或关闭)、井斜角和方位角、井下当前的导向参数等数据。它利用随钻测量的     

导向钻井井下控制理论与技术的发展

介绍了近几年旋转导向钻井技术的发展概况和国内外的研究成果,阐述了井下控制的一些概念和原理,以及导向钻井井下控制理论和技术的发展,并指出导向钻井轨迹控制预测方法也应随钻井方式的不同而不同,提出了实现导向钻井井下控制的关键技术和方法是增加井下钻具组合的可调特性和改变井下工具的工作状态,在井眼轨迹控制系统中增设反馈环节,这是井眼轨迹控制技术研究的重点.     

空间圆弧轨迹的解析描述技术

空间圆弧作为一种典型的井眼轨迹组件,广泛应用于三维井眼轨道设计、实钻轨迹监测和滑动导向钻井轨迹控制等领域。分别基于井眼曲率及初始工具面角和井段两端点的基本轨迹参数来表征空间圆弧轨迹的形状和摆放姿态,建立了空间圆弧轨迹的两种描述方法即坐标转换法和矢量分析法,提出了两套空间圆弧轨迹参数的计算公式。这些计算公式在数学上是精确解,可计算空间圆弧轨迹上任一点的井斜角、方位角、空间坐标、工具面角、定向方位角等参数,并且它们都是井深或弯曲角的单值解析函数。对空间圆弧轨迹模型进行了系统地描述,形成了普遍适用的井眼轨迹内、外插值计算方法,可直接用于计算井眼轨迹的分点参数、外推预测井眼轨迹等,具有形式简明、方法实用等特点。此外,应用此研究成果,还可简化三维井眼轨道设计、邻井防碰扫描等设计与计算方法。应用实例验证了研究结果的科学性和适用性。     

挪威Statoil公司在三维油藏钻井旋转导向技术

挪威老油田的外事井变得越来越具有挑战性,利用三维地质导向技术开发剩余小油藏通常要设计成水平井、聪明井或大位移井。在新区所钻的井也大多数设计成水平井,聪明井或Ｓ型井眼轨迹。Ｓｔａｔｏｉｌ公司帮助开发虹大量使用新导的向钻井技术以克服常规定向钻井系统的缺点。旋转导向钻井系统能自动导向钻头钻至设计靶点。井下导向系统、地层评价设备和井下压力测量系统可保证井眼轨迹精确,满足地质要求。     

特殊结构井管柱图绘制方法

特殊结构井与一般定向井或直井最主要的区别在于井眼轨迹的不同,因此井眼轨迹的确定以及井身结构的绘制方法是特殊结构井管柱图绘制的基础。侧钻井、分支井以及鱼骨井的井眼轨迹比定向井更复杂,无法直接绘制或描述,可以将特殊结构井的井眼轨迹进行分段绘制。将井眼轨迹数据进行分段处理,可得到井眼中心线和关键点,以中心线为中心,利用三次样条插值函数可得到井筒曲线,结合套管、水泥返高数据可以绘制井身结构底图。利用井眼轨迹数据,插值计算工具所处位置井斜角,按井斜角旋转工具图,并将其绘制在井筒中,再叠加到井身结构底图上,即可得到能够正确反映井下管柱结构的管柱图。     

三维井眼轨迹仿真研究

对井眼轨迹三维仿真，能使井眼轨迹更加生动直观的展示出来，给钻采作业提供可靠依据。在曲线插值算法和图形透视原理研究的基础上，将离散的井眼轨迹数据通过插值算法平滑化，并通过三维透视投影原理实现其三维仿真。在理论研究的基础上，利用Visual Basic开发了三维井眼轨迹仿真系统，该系统可进行三维井眼轨迹放大、缩小、旋转等操作，可从多方位和多角度观察仿真结果。系统使用维护方便，具有较强的实用价值。     

底部钻具组合的参数设计及优化方法

为满足井眼轨道设计或实际钻井过程中对井眼轨迹控制的要求,从底部钻具组合设计角度实现了控制井眼轨迹。基于底部钻具组合力学参数分析方法及钻头与地层相互作用理论,模拟钻井过程,计算出井眼轨道的曲线,且将模拟计算的曲线与设计曲线(或者实际要求曲线)之间误差最小设为目标函数,以底部钻具组合设计参数及操作参数为决策变量,建立了底部钻具组合参数设计及优化方法。该方法综合考虑了钻头侧向力、转角、钻头各向异性、地层各向异性、井眼几何参数等对井眼轨迹的影响,克服了钻具组合设计过程中通常以单一参数作为设计依据的局限,并实现了从定量角度对井眼轨迹的模拟描述。计算和实例分析表明,该方法分析结果准确,可以有效地对钻具组合设计是否最优做出评价。