煤层气水平分支井轨迹设计新方法

煤层气水平分支井技术已成为科学、高效开发煤层气资源的重要手段,而轨迹设计作为该技术的关键组成部分,直接影响到后期的钻完井作业的成败以及煤层气开发效果。煤层气水平分支井轨迹设计涉及多约束条件下的三维轨迹设计问题,目前国内对这方面的研究虽取得了一定的进展,但仍有待于发展和完善。为此,基于空间圆弧轨道理论,建立了一套适合煤层气水平分支井的三维轨迹设计模型,应用矢量分析理论求得了约束变量间的解析表达式,并提出了配套的轨迹设计计算流程,可以在分支爬高高度和现场工具造斜率约束下,准确、快速地设计出合理的煤层气水平分支井井眼轨迹。根据以上模型,采用现代可视化编程技术开发了煤层气水平分支井井眼轨迹设计软件和井眼轨迹三维可视化软件,并完成了一口双分支煤层气水平井的设计。     

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。     

多分支井产能预测方法

建立了多分支井油藏渗流与井筒流动耦合的产能预测模型,水平井模型考虑了井筒摩擦、井筒内流动的加速、油藏流动扰动等引起的压降对井产能的影响。模型中油藏渗流计算采用Joshi稳态流动模型和Helmy-Wattenbarger拟稳态流动模型;水平井筒流动计算采用Ouyang单相流动模型;主井筒流动计算采用Beggs-Brill两相流动模型。提出了求解所建模型的半解析法,编制了多分支井产能预测软件。通过实例计算分析了多分支井压力与产能的关系、分支井井筒压力与产量分布,以及某一分支井油层压力、水平井长度变化对其他分支井产能及多分支井总产能的影响。软件为钻完井设计、油藏工程分析和采油工艺设计提供了一种快捷、有效的分析工具。     

六段制三维水平井轨道优化设计与应用

三维水平井技术有利于解决油气藏地面条件限制,提高井网部署质量,提高油气藏综合开发效率,具有明显的优势。通过对4种常见三维轨道计算模型进行分析,优选出斜面圆弧法作为三维水平井计算模型,并对三维水平井轨道形式进行优化,提出六段制水平井设计方法,以克服油藏垂深和造斜率2个不确定因素。该设计方法在JH17P25井进行了应用,完钻井深2 235 m,偏移距425 m,扭方位井段347 m,扭方位49.30°,现场施工顺利,轨迹符合率高,克服了油藏垂深的不确定性,取得了较好的应用效果,为后续三维水平井设计和施工提供了经验。     

塔河油田第一口双分支水平井钻井工艺技术

TK908DH井是塔河油田第一口双分支水平井,同时也是国内最深的一口双分支水平井.该井在施工过程中,通过采用井眼轨迹控制技术、钻井液工艺技术,使该井井眼轨迹达到了设计要求,成功地解决了双分支水平井的润滑、携砂、井眼清洁问题,从而为今后我国深井分支水平井的发展提供了宝贵经验.     

基于约束优化方法的三维多靶井眼轨迹设计模型

拓广了平面靶和三维靶的定义,建立了多靶三维井眼轨迹的坐标增量方程组,提出了基于约束优化方法的三维井眼轨迹设计新模型。该模型可用于解决多靶情形的三维定向井、水平井的井眼轨迹优化设计问题,优化参数不仅可以包含井深、井斜角、井斜方位角、井段曲率等井眼轨迹参数,还可以包含曲线井段的曲线类型,从而使优化设计结果更好,更适应复杂情况的设计问题。     

煤层气多分支水平井钻井工艺研究

煤层气多分支水平井工艺主要包括充气欠平衡技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、水平井与洞穴井对接技术、煤层造洞穴技术等.系统地论述了煤层气多分支水平井钻井工艺的技术要点以及井身结构和轨迹设计原则和方法,并且详细阐述了造洞穴、U型充气欠平衡和两井连通工艺的原理及程序.提出了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为未来煤层气的高效勘探开发提供了技术参考.     

三维井斜解释软件开发

为方便、快速地解释井斜数据,同时使井眼轨迹能够以最直观、形象的方式展示出来,利用Visual C++编程丁具和OpenGL图形库开发了一套三维井斜解释软件.采用曲率半径法计算模型,Akima插值方法计算井眼轨迹.三维井斜解释软件包括数据处理、三维视图显示、二维视图显示、解释成果报告制作等模块.通过对16口井的陀螺井斜资料进行处理,与其他处理软件相比图形显示更为直观、形象,更有利于观察井眼轨迹的位置及轨迹变化情况,提高了工作效率.     

煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术

为了解决煤层气多分支水平井分支井眼因重入困难、不能下入筛管、无法实现筛管完井的问题,研制了空心结构的筛管完井重入引导工具,优选了煤层气多分支水平井完井方式,给出了分支井眼重入筛管完井施工步骤,形成了煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术。该技术在沁试12平1井的现场试验结果表明,对比重入引导工具与钻进时MWD测得的井眼轨迹数据可判断是否重入成功,筛管能顺利通过筛管完井重入引导工具下至分支井眼,实现分支井眼筛管完井。研究结果表明,煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术,解决了煤层气水平井分支井眼无法重入、不能实现筛管完井的问题。      

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.     

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空间圆弧作为一种典型的井眼轨道模型,广泛应用于多目标井,分支井,侧钻井等三维井眼轨道设计,以及定向井、水平井和大位移井的调整轨道设计。由于三维井眼轨道的设计与计算通常都是在垂直剖面图和水平投影图上进行的,而空间圆弧在这两个平面上又都是像圆弧那样的简单的曲线形式,所以增加了问题的复杂性。由于这种原因,目前对空间圆弧轨道的计算多采用近似公式。文章结合井眼轨道的设计要求和空间圆弧的特点,提出了空间圆弧轨道上的坐标,井斜角,方位角,井斜变化率,方位变化率和装置角的计算公式。这些计算公式在理论上是精确解,具有普遍适用性、从而为空间圆弧轨道模型的进一步应用和三维井眼轨道设计奠定了基础。所有公式都通过算例进行了验证。     

Optimization of horizontal well staggered patterns

Staggered line-drive patterns are widely used in oilfields. In this paper, to optimize a staggered pattern of horizontal wells, a 3D problem was divided into two 2D （x-y plane andy-z plane） problems with the pseudo-3D method, conformal transformation and superposition principle. A productivity equation for a horizontal well was deduced, which can be used to optimize the well pattern. A relationship between the length of horizontal wells and the shape factor of well patterns was established. The result shows that optimized well patterns can improve oil production from horizontal wells. This provides a theoretical basis for horizontal well applications to the development of oilfields, especially for overall development of oilfields by horizontal wells.     

高29支平1分支水平井钻井技术

分支井可显著提高油田开发效益,增加油气井产能,减少环境污染。分支井钻井的关键技术是如何实现两井连通,并保证分支连接处的力学完整性、水力完整性和再进入能力。高29支平1分支水平井采用"无预留孔"技术,即采用常规完井方法固井后,按设计的开孔位置,在特制限位器的作用下进行开孔,把主井眼与分支井眼连通。同时利用限位器实现分支井的再进入。该井是冀东油田完成的第1口分支水平井,也是国内首次自行设计、施工的第1口分支水平井。该井于2005年3月4日投产,2分支合采,日产油123.3t。实践证明,无预留孔技术具有工具简单、施工方便、安全可靠、成本低廉等优点。     

DP19小井眼欠平衡水平井井眼轨迹控制技术

在简述DP19井储层地质情况、井身结构和井身轨迹剖面的基础上,对井眼轨迹控制技术难点进行了分析,阐述了DP19井小井眼欠平衡长水平段水平井井眼轨迹控制技术,总结了小井眼欠平衡长水平段水平井钻井施工经验和认识,为提高大牛地低渗低压气田整体开发效益积累了宝贵经验,同时也为非均质储层长水平段水平井的轨迹控制提供了新的工程技术手段和有效途径。     

多分支水平井产能敏感性分析

多分支水平井是开发低渗透油气藏的重要手段.结合目前先进的多分支水平井半解析产能预测模型,对影响多分支水平井产能的重要油藏因素和井型参数进行了敏感性分析.研究结果表明:油藏供给边界性质及主井筒的展布方位会对多分支水平井产能产生很大影响,其中四周定压油藏边界的影响最明显;在断块油藏中,应将多分支水平井布于油藏中部,根据多分支水平井的泄油面积来确定井网密度.分支长度、分支数目、分支角度是影响多分支水平井产能的重要井型参数,应选择尽可能大的分支长度,三分支以上的分支数目和不小于30°的分支角度.     

水平井地层电阻率各向异性研究及应用

水平井井眼轨迹与地层的相对位置经常变化，造成常规测井仪器在水平井中的响应机理发生改变，地层电阻率测井响应表现出各向异性特征，测井解释模型也因井眼位置不同而复杂化。因此，在进行水平井测井资料解释时，应考虑地层各向异性对测井响应的影响和地层非均质性对测井解释模型选择的影响。首先利用水平井井眼轨迹在钻出和钻回同一地层界面时的测井响应镜像特征提取地层界面点，用多项式趋势面分析方法确定水平井井眼轨迹的三维空间展布与地层之问的关系，确定井眼轨迹与地层的相对位置；然后通过研究水平井测井电阻率随水平井井眼轨迹与地层相对位置的变化规律，总结出油、水层的评价标准；最后采用3层水平层状模型对水平井地层电阻率的各向异性进行了研究，准确计算了地层水平电阻率和地层含油饱和度。将以上方法应用于塔里木油田水平井测井解释中，确定了井眼轨迹与地层的相对位置，计算了地层水平电阻率的大小。对油层和水层的电阻率各向异性进行了分析，认为地层电阻率如果表现为各向异性，就不能将水平井测量电阻率直接用于油水层的识别，但利用计算的水平电阻率能很好地使用垂直井的成熟研究成果进行油水层识别和地层含油饱和度计算。     

三维侧钻绕障井的设计方法

随着加密井和侧钻井数量不断增加,侧钻绕障井越来越多,其设计和施工难度也越来越大。侧钻绕障井设计一般应包含:障碍物的形态描述;绕障井轨道的水平投影图设计;垂直剖面图设计;绕障井轨道计算。考虑井眼轨迹的空间形态和安全绕障距离沿井深变化等因素,将作为障碍物的已钻井抽象为空间曲圆台,给出了障碍物的描述模型。根据侧钻点、靶点和障碍域之间的相互关系,提出了在水平投影图上采用单圆弧绕障和双圆弧绕障的设计方法及优化设计准则。结合侧钻绕障井的特点,提出了垂直剖面图的通用井身剖面及其设计方法。通过分析水平投影图与垂直剖面图上轨道节点之间的耦合关系,得到了符合圆柱螺线模型的计算单元划分方法,从而可以合理地确定障碍域并进行轨道设计与计算。用实例验证了设计方法的科学性和适用性。     

三维井眼轨道设计模型及其精确解

合理的井眼轨道设计是成功控制井眼轨道的关键.准确、快速、合理地设计多约条件下的三维井眼轨道是人们期待解决的问题.文中建立了给定目标点位置和井眼方向的三维轨道设计的一般数学模型,利用矢量分析理论得到了约束变量间的解析表达式和井眼轨道计算式.这种方法避免了求解多维非线性方程组,设计计算简单、精确.应用该模型成功地解决了复杂的多约束条件下的三维井眼轨道设计这一难题,具有普遍适用性,可广泛用于设计各种类型的水平井、定向井和多目标井,为井眼轨道控制提供了更为准确的理论依据.     

水平井部署经济评价方法研究

水平井的方案部署经济评价主要采用投入产出原理,通过对水平井的投入和产出状况研究,建立水平井效益评价指标体系,制订评价标准,科学评价水平井部署方案的投资效益.该文采用财务内部收益率、财务投资回收期和财务净现值3个经济评价指标,对水平井和直井的经济性进行对比,确定水平井、直井及二者相对回收期的计算公式,确定最合适的井型进行...     

煤层气水平羽状分支井的综合录井

利用水平羽状分支井来开发利用煤层气，是一项新的钻探技术，它有别水平钻井,有其独特性。在录井过程中既存在常规煤层气井的共性问题，又有在分支钻进过程中确保井眼轨迹符合设计要求的问题，同时还存在样品气基值不稳定的问题。如何确保地质录井取得完整资料，顺利解决上述问题，是录井技术人具面临的崭新课题。介绍了煤层气水平羽状分支井的基本录井方法，并针对施工过程中存在的问题，寻找出有效的解决办法．为应对新的钻探技术下的录井难题提供借借鉴。