基于OpenGL的三维井眼轨迹可视化研究

随着计算机和计算机图形学的飞速发展,三维图像技术已广泛应用到各个领域。OpenGL,即开放图形库,是一个三维的计算机图形和模型库,由于本身与硬件环境和操作系统无关,使之成为功能强大的高性能开放式3D图形库。本文在理论研究的基础上,利用OpenGL在Visual C~(++)6.0平台实现了水平井井眼轨迹三维可视化,并通过光照渲染增强了三维显示效果,能对井眼轨迹实现缩放、平移、旋转等交互操作,为实现三维可视化地质导向钻井和可视化随钻测井资料解释打下了基础,具有较强实用价值。     

三维地质导向系统研发与应用

为了提高大斜度井和水平井钻井地质导向精度,解决二维地质导向技术在井斜方位角变化较大、储层非均质性变化严重、断层发育等复杂地质条件下的不足,研发了三维地质导向系统,实现了将不同来源类型的数据加载到包含地质构造和钻井轨迹的三维可视化模型中,通过综合分析判断钻头在储层中的位置及储层的构造特征,从而为实钻过程中井眼轨迹调整提供依据。目前三维地质导向系统已在渤海油田随钻导向中取得成功应用,有效地指导了该地区大斜度井和水平井井眼轨迹调整及地质油藏决策,提高了油气田开发的经济效益。     

井眼轨迹控制工具导向运动控制研究

基于井眼轨迹控制工具的结构特点,建立导向机构的数学模型,分析了导向过程中偏置机构合位移的形成及其分解方法。考虑了工具外套变形对主轴偏置运动的影响,以及不旋转外套发生微小转动的情况,推导出调整主轴到目标点的控制方程。根据内外偏心环初始位置及目标点坐标选择最优路径,从而使调整时间最短。利用井眼轨迹控制工具试验装置的试验数据得出仿真曲线,验证了推导方程的正确性。     

定向井井眼轨迹的三维设计方法

本文介绍了2种设计三维定向井井眼轨迹的方法,即水平面投影法和空间斜平面法。水平面投影法适用于设计稳料变方位的三维定向井井眼轨迹,它是将定向井三维井眼所在的曲面展开后再投影到水平面上,进而根据水平投影图计算出当量水平位移。先在水平面上进行投影轨迹设计,然后扩展到铅垂面上,就是二维设计问题了。通过逐步逼近的办法设计出既能满足设计曲率的限制,又合乎打准目标要求的稳斜变方位的三维井眼轨迹。空间斜平面法适用于定向井增斜和降料变方位及三维侧钻井眼轨迹设计,它的基本作法是进行坐标变换,即通过1次坐标平移及3次分别就变方位开始点的方位角、井斜角和工具面角进行坐标旋转,把原来属于三维设计的问题转化为空间某一斜平面上的二维设计问题,从而大大简化了设计过程     

三维井眼轨迹的计算机模拟

以校正平均角法为基础，给出一种用于计算，处理和绘制实钻井眼轴线的斜数据处理方法。方法坷绘制垂直投影图，水平投影图，狗腿严重度图和三维井眼轨迹，对这些图形进行旋转堵缩放。此外还介绍了三维井眼轨迹的绘制方法     

涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术

为满足地理环境条件和页岩气高效开发需要,涪陵页岩气田采用"井工厂"模式开发,多采用中、长半径三维水平井。针对原井眼轨道设计不利于三维水平井优快定向钻井、三维井眼轨迹控制难度大、三维井眼摩阻扭矩大等技术难点,通过优化设计,应用三维水平井井眼轨迹控制、三维井眼降摩减阻等技术,以提高三维水平井机械钻速,缩短定向钻井周期。现场应用表明,涪陵页岩气田三维水平井二开定向周期缩短46.36%,三开定向周期缩短5.76%,成效显著。      

地质导向钻井技术在S7P1井的应用

江苏油田S7块地质条件复杂，构造小、油层薄、渗透率低，在这样的油田钻水平井，采用几何导向钻井很难命中最佳地质目标，通过采用地质导向技术，取得了较好的效果。介绍了S7P1水平井应用随钻地层电阻率、自然伽马测井来指导井眼轨迹的实时调整和控制，并对该区块实施地质导向钻井提出了建议。     

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。本文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,该系统能进行三维井眼轨迹放大、缩小、旋转等操作,可从多方位和角度观察仿真结果。系统使用维护方便,具有较强的实用价值。     

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。     

井眼轨迹的平均井眼曲率计算

井眼曲率作为衡量工具造斜能力和评价井身质量的重要指标之一,对实现安全、快速、高效钻井具有重要意义。井眼轨迹上任意点处井眼曲率可以精确计算,但是在现场施工过程中,钻井工程师更为关注的是测量井段内的平均井眼曲率,而不是各离散测点处的井眼曲率。为此,系统地阐述了4种弯曲角计算公式的来源,并指出其中的2种计算公式是完全等价的,而另外2种是近似计算公式。在此基础上,通过典型的井眼轨迹模型,对2种计算方法进行了理论分析和算例验证,推荐出了测量井段内平均井眼曲率的计算方法,该方法完全符合井眼轨迹的空间圆弧模型,可以得到其精确的平均井眼曲率,同时对于其它的井眼轨迹模型,在理论分析和计算结果上都显示出了很好的科学性及合理性。     

水平井随钻地质导向方法的研究与应用

以大港埕海油田水平井随钻地质导向的应用为例,总结分析了国内外现场水平井地质导向技术方法,提出了水平井优化设计的技术思路;通过结合精确地质模型的建立、随钻过程中围岩储层的识别及现场录井等技术,摸索出了水平井着陆与水平段钻进的主要技术流程与导向原则,提出了钻头位置、地层倾角及地层视厚度的判定方法;并在此基础上,完成了地质导向监测系统的构建,实现了油田地质、钻井、录井实时数据的资源共享,保证了水平井精确中靶及最大限度地钻遇储集层,该方法与传统水平井导向相比,较大幅度地提高了水平井的钻井成功率。     

井身轨道设计的优化计算方法

在井眼轨道设计中,假设井眼轨道上的每一段都是空间平面圆弧或直线段,相互之间在连接处相切.根据这一假设,建立了描述井眼参数之间相互关系的非线性方程组,并采用数值优化理论进行井身轨道参数的数值计算.应用这种方法,可以设计出任意轨迹类型的井身轨道,在优化计算时增加适当约束条件,可以解决诸如三维多靶轨道设计、侧钻水平井轨道设计、随钻修正设计以及复杂分支井轨道设计等诸多相关问题,从而开辟了井身轨道设计的新途径.     

水平井现场地质导向方法及其应用

为了降低水平井的钻探工程成本，要尽量不钻或少钻导眼井段。根据水平井在钻前准备、深度预测、稳定井斜、水平导入4个阶段的不同作业特点，依据现场施工经验，归纳提出了利用公式法、小导眼法、曲线指示法、扭矩与dc指数法等方法进行地质导向的成功实践。利用这些方法，可以有效地指导现场钻井人员，将钻井轨迹比较准确地导入目的层中。     

井眼轨迹连续控制钻井技术研究与应用

为提高井眼轨迹的控制能力,缩短钻井周期,节约钻井成本,从井眼轨迹连续控制钻井技术原理和钻具组合2个方面进行了研究,实现了通过采用高效优质钻头配合单弯螺杆造斜钻具,并根据钻具结构的受力分析情况和施工技术要求,合理优选单弯螺杆的弯曲度数及上下稳定器的尺寸,匹配合适的钻井参数,仅一套钻具结构依次完成直井段、造斜段、稳斜段、降斜段等全井段的井眼轨迹控制过程的钻井技术方法。并通过实例分析,证明应用该技术可大幅度地提高钻井效率,可进一步推广应用。     

CQ-IGS水平井一体化地质导向技术——以在长宁—威远国家级页岩气示范区的应用为例

地质导向技术是页岩气水平井钻进的核心技术之一,但是仅根据单一随钻测量参数的常规地质导向方法已无法满足页岩气快速商业化开发的需要。为了精准控制水平井轨迹,采用三维地震数据体高分辨率处理技术,结合自主研发的水平井一体化地质导向软件平台,建立精细三维地质导向模型,通过该软件平台对三维地震、随钻测井、综合录井一体化处理解释,应用岩屑识别和成分分析技术,实现了对水平井轨迹的精确控制,形成了水平井一体化地质导向技术。2011—2018年在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区187口井的应用结果表明,采用该技术后每口水平井水平段钻进时间从原来的35 d缩短为2018年的25 d;平均单井靶体钻遇率达到96.7%,最优地质甜点的平均单井钻遇率由2014年的35.3%提高到2018年的91.0%;威远页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井11.5×10⁴m³提高到15.5×10⁴m³;长宁页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井14.0×10⁴m³提高到18.5×10     

三维圆弧型井眼轨道设计模型的拟解析解

为了研究三维圆弧型井眼轨道设计方程组是否存在解析解以及如何有效求解,使用消去法从多元非线性方程组中推导出其中的某个未知数满足一个特征多项式方程,并且证明了该方程组的拟解析解可以由特征多项式方程的实数根和已知设计参数构成的解析公式计算得到;如果极点多项式非恒等于0,则当特征多项式次数不超过5时,如果有解则为解析解,否则为数值解。通过使用C++类实现多项式加减法、乘法的计算方法,提出了多项式实数根的分隔算法、并用二分法快速求解出多项式全部实数根的计算方案。该方法在数学上经严格推导,计算方案简洁、稳健,在三维井眼轨道设计、智能钻井定向控制中具有应用价值。     

三维圆弧型井眼轨道设计模型的拟解析解

为了研究三维圆弧型井眼轨道设计方程组是否存在解析解以及如何有效求解，使用消去法从多元非线性方程组中推导出其中的某个未知数满足一个特征多项式方程，并且证明了该方程组的拟解析解可以由特征多项式方程的实数根和已知设计参数构成的解析公式计算得到；如果极点多项式非恒等于0，则当特征多项式次数不超过5时，如果有解则为解析解，否则为数值解。通过使用C++类实现多项式加减法、乘法的计算方法，提出了多项式实数根的分隔算法、并用二分法快速求解出多项式全部实数根的计算方案。该方法在数学上经严格推导，计算方案简洁、稳健，在三维井眼轨道设计、智能钻井定向控制中具有应用价值。     

稠油热采试井研究及软件开发

方法 在对实际生产测试现状进行分析的基础上，提出了改进的注汽井测试工艺，并对热采试井分析过程编制了解释软件。目的 研究出一种有效的稠油注蒸汽热采监测技术，使热采试井技术在生产实际中得到应用。结果 科尔沁油田庙５－８２－４２井采用蒸汽吞吐开采，首轮注汽后焖井期间，采用毛细管压力计按改进的测试工艺测得压降曲线资料，应用热采试井软件进行了解释，以此解释结果，对同一汽驱井组庙５－８０－４６井进行粘土防膨胀     

水平井整体压裂软件开发与应用

目前的水平井压裂仅立足于单井,没有考虑注水和井网的影响,仅仅以提高水平井单井压裂的产能为目的,具有很大的局限性。以提高整个区块的采收率为目标,以整个油藏为研究对象,建立了水平井整体压裂理论模型,充分考虑水平井、直井联合布井的情况,设计了多种水平井、直井联合布井井网,开发了一套水平井整体压裂优化设计软件。在优选水平井整体压裂井网基础上,考虑不同的水平段长度,对裂缝条数、裂缝长度、导流能力、裂缝间距、裂缝不对称分布等参数进行了设计,得到了最佳的裂缝参数,并预测了压裂水平井的生产动态（日产量、累积产量、含水率、采出程度等）。该方法和软件对提高油田水平井整体压裂效果具有一定的指导意义。