综合考虑成本和钻速的PDC钻头钻进参数优化设计

传统的钻进参数优化模型不适用于PDC钻头。针对传统模型的不足,在牙轮钻头钻进参数优化理论的基础上,引入钻井成本和钻速权重系数,结合PDC钻头钻速方程、磨损方程和钻速随累积进尺的变化规律等基本方程,建立了钻井成本和钻速双目标约束下的PDC钻头钻进参数优化模型。该模型可根据降低成本或提速的具体目标设置钻井成本系数和钻速系数,在同时考虑成本和钻速的条件下对钻进参数进行优化设计。川西新场地区实钻资料的计算结果显示,经过参数优化后PDC钻头的单位进尺成本降低,同时钻速提高,这表明该模型可以用于双目标下PDC钻头钻进参数的优化设计。      

钻头选型新思路

在同时考虑钻头成本和机械钻速对每米钻井成本影响的情况下,随着机械钻速的增加,每米钻井成本依然大幅度降低;但是随着钻头成本的增加,每米钻井成本的分布成散落状.由成本变化量分布可以看出,机械钻速远远大于钻头成本对每米钻井成本的影响.在大港油田上部平原、明化地层尽量选择破岩能力强的钻头,例如在钻上部平原、明化组时就可以选择PDC钻头进行钻进,尽管钻头价格有所提高,但机械钻速明显提高,钻井成本下降.     

动态法优选钻井参数

根据钻井过程钻头牙齿是连续不断地磨损,因此选择的最优转速、最优钻压也应是不断连续变化的,称这种优选方法为动态法。文中从微积分角度给出了钻井成本目标函数表达式。计算结果表明,最优转速、最优钻压随着钻头牙齿的磨损(是不断增大的)瞬时每米成本也是不断增大的,但在钻头所钻井段中的平均每米成本却存在着最低值。     

基于改进遗传算法的钻井参数优选方法研究

为改善自适应遗传算法局部寻优精度较差的缺陷,提出基于模式搜索的遗传混合算法。在自适应遗传算法的基础上,对进化种群进行模式搜索寻优,使得该混合算法既具有较强的全局搜索能力,又提高了局部寻优精度。以钻井过程中单位进尺成本作为目标函数,以克拉玛依地区已钻井为例对算法进行验证,计算结果表明,该井优化钻压比实际钻压平均值略高;而优化转速与实际钻速平均值相差不大;优化钻头磨损量比实际使用钻头磨损量高,提高钻头使用率能够在一定程度上降低钻井米成本,提高钻井经济效益。研究结果可为制定钻井设计方案提供依据。     

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随着钻头品种的增多，地层优选钻头类型日益受到重视。本文对常用钻头选型方法进行了分析，提出了存在的问题，没有考虑钻井参数对钻头使用效果影响，选型指标缺乏可比性；选型指标单一，不能全面反映钻头使用效果，针对这些问题，作者提出以下改进措施，一是应用多元回归分析方法，从现场钻头使用求出钻头的钻速模式及寿命模式，据此将选型指标实际值转化到某统一钻井条件下的修正值，二是选取与钻头使用效果有关的各指标，应用主成     

一种有利于缩短提下钻时间的钻具组合

提下钻作业是钻井作业中不可缺少的一种作业。尤其是在深探井中，使用的钻头多，又要频繁的进行取心作业。发生复杂情况多等，使得提下钻时间约占全井工作时间的20％。因此，设法缩短提下钻时间也应成为缩短钻井周期，降低钻井成本的有效造径之一。本文就用加重钻杆代替部分钻艇，在满足正常钻井的前提下，取减少每趟提下钻的作业时间为目标提出作者的观点。     

采用未确知有理数方法进行钻头指标预测

对现有钻头选型及指标预测方法存在的问题进行了分析,指出了在市场经济条件下,现用钻头指标预测方法可能引发的矛盾,提出了利用未确知有理数的最大可信度原则指头指标预测的方法,以某油田的实际钻头使用数据为例,作出了这些钻头的钻压,转速,排量,立压,钻速,纯钻时间和钻头进尺等参数有未知有理数表示的可信度分布函数,说明了这种方法的应用。     

小井眼无活动件系列钻头研制与应用

小井眼无活动件系列钻头研制与应用赵锦栋（山东德州２５３００５）小井眼钻井技术能节约钻井成本已得到公认，但还存在着很多技术问题，其中小井眼钻头的选用问题就较突出。小井眼牙轮钻头的使用因其轴承小、抗磨损和冲击能力低、钻速慢、寿命短而受到限制。所以小井限钻...     

利用实时钻井资料检验钻井液密度设计

通过建立一种钻速模型，用来随钻连续计算岩石强度，进而预测出安全钻进所需钻井液密度的范围。钻速模型中所需的关键参数是钻压、转盘转速、钻头磨损级别和钻头设计常数。该为钻井设计及钻井作业期间安全钻进的跟踪监测提供了一套辅助决策系统。目前，这种能随钻校正使用钻井液密度的方法已在国外推广使用。     

岩石声波时差与钻速关系及应用探讨

在对岩石声波时差与岩石可钻性的关系和实际钻井资料统计分析的基础上,探讨了通过物探或测井手段获得的岩石声波时差与钻速的关系,得出了塔北地区的定量关系式,介绍了关系式在钻速预测、钻井水平评价和钻头选型等方面的应用。     

Drilling rate model for Louisiana formations

Substantial reducing in rotary-drilling operations cost could lead to possible economic recovery of smaller reservoirs. The use of an accurate drilling rate model which will increase the penetration rate and reduce the number of trips is therefore becoming increasingly important.Predicting a drilling rate model for the state of Louisiana is important in achieving optimal drilling rates for given drilling conditions.This research is devoted to the development of drilling-rate mathematical models based on field data from wells drilled to depths of up to 20,000 ft in the state of Louisiana. Approximately 56,000 bit records for the state of Louisiana were obtained from the Drilling Information Services (DIS) data base.The effect of depth, weight on bit, rotational speed, and bit characteristics on the rate of penetration is investigated.The primary purpose of this paper is to develop a field penetration model based upon depth of a well, weight on bit, rotary speed and bit type for Louisiana's soft and hard formations.     

胜坨油田小井眼优快钻井技术研究

小井眼钻井技术在开发剩余油和分布零散的边际油藏方面具有明显的成本优势,但存在钻头选型少、循环压耗高、破岩能力不足和井身轨迹控制难度大等技术难点。为此,文章在分析小井眼钻井机械钻速影响因素的基础上,通过优选钻头、降低压耗、强化钻井参数和优化钻具组合等技术措施,形成了一套适合胜坨油田的小井眼优快钻井技术。现场应用效果表明,小井眼优快钻井技术能够有效提高钻速、降低钻井成本,具有很好的应用前景。     

提高钻塞速度技术研究

油田开采进入中后期,油层改造措施频繁,经常遇到钻塞施工。由于井下管柱设计、工具优选、循环过滤系统等方面不合理,导致钻塞速度慢,作业周期延长。通过对钻头的优选、设计合理的管柱组合、管柱防堵技术、循环系统的研究,有效地提高了钻塞速度。     

基于遗传算法的自动送钻钻压动态优化

针对目标函数的钻压优化和BP神经网络的钻压优化方法存在的不足,建立了动态成本目标函数,并利用遗传算法对动态成本目标函数进行优化,最后应用实例对优化送钻在成本上的优势进行了验证。根据建立的动态成本目标函数和钻井采集的实时数据,利用非线性回归理论完成待优化的成本目标函数参数的求取。优化结果表明,优化钻压钻井方式有效延长了钻头寿命,缩短了起下钻时间,节省了钻井成本;与恒钻压钻井方式相比,优化钻压钻井方式每米成本上升较慢。     

Drilling cost optimization in a hydrocarbon field by combination of comparative and mathematical methods

In drilling operation,a large saving in time and money would be achieved by reducing the drilling time,since some of the costs are time-dependent.Drilling time could be minimized by raising the penetration rate.In the comparative optimization method,by using the records of the first drilled wells and comparing the criteria like penetration rate,cost per foot and specific energy,the drilling parameters of the next wells being drilled can be optimized in each depth interval.In the mathematical optimization technique,some numerical equations to model the penetration rate,bit wear rate and hydraulics would be used to minimize the drilling cost and time as much as possible and improve the results of the primary comparative optimization.In this research,as a case study the Iranian Khangiran gas field has been evaluated to optimize the drilling costs.A combination of the mentioned optimization techniques resulted in an optimal well which reduced the drilling time and cost considerably in comparison with the wells already drilled.     

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应用工程经济理论从技术和经济角度对塔河油田PDC钻头的应用情况作出评价，认为在目前技术条件下，钻头型号技术评价的考察目标选择应建立在钻头与地层完全匹配的前提下。经济评价采用的每米成本法具有良好的可操作性。从两方面分析表明，PDC钻头的技术性能具有牙轮钻头无法比拟的优越性，并具有机械钻速高、起下钻时间少、能够降低钻井成本等优点。利用数据对比分析，作出了塔河油田PDC钻头的选型评价。认为FS系列PDC钻头为加快塔河油田的勘探开发作出了巨大贡献，但目前的PDC钻头选型设计还具有进一步优化的空间。PDC钻头的使用增大了防斜打直的难度。合理的钻具组合和参数配置能够解决防斜打直的技术难题，但PDC钻头的应用对录井的影响却不易消除，有必要发展新的录井技术与之匹配。     

现代导向钻井技术的新进展及发展方向

总结了导向钻井技术的进展历程,并指出现代导向钻井先进技术正在高速发展,近年又有许多新进展.中国应迎接挑战,加大投入,加速发展.指出了滑动导向钻井和所谓“复合钻进”存在许多弊端.旋转导向钻井时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、钻井周期短、井身轨迹平滑、极限井深可达15km,每米进尺成本低,是现代导向钻井的发展方向.现代导向钻井的关键技术是旋转导向钻井、几何导向和地质导向钻井.文章强调了地质导向的功能.着重阐述了旋转导向钻井的原理与控制理论,旋转导向钻井系统的5大组成部分,旋转导向钻井工具的工作原理、结构类型及其进展现状和发展方向,并对加速发展我国的现代导向钻井技术提出了若干建议.     

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中原油田文东地区属于典型的盐间高压油气藏，油气层埋藏深，上部大直径井眼井段长。因而，如何提高大井眼钻井速度，是文东高压油气井钻井的重要课题。经过大量的实践，提出了解决这一问题的途径。从优选喷嘴组合，喷嘴类型和水力参数，增大双喷嘴直径差，配备大功率泥浆泵，降低钻井液水眼粘度等几个方面入手，以多种途径提高泵压和钻头水马力，从而提高了水力破岩能力。同时，优选钻头类型，总结出适合文东高压油气区快速钻进的三套钻头系列，从而充分发挥了钻头的工作效率，并使用合适的钻具组合及钻井参数，在满足井身质量的前提下，大幅度地提高了钻井速度，有效地降低了钻井成本。     

油田注水系统最优控制数学模型及系统设计

由于常规的人工管理方式无法保证油田大规模注水系统在优化工况下运行,注水系统效率较低,注水单耗较高。以大系统优化控制理论为依据,注水单耗最小为目标函数,实时采集数据及生产数据为边界条件,建立了油田注水系统最优控制的数学模型,设计出注水最优控制系统。系统由中心控制室内的控制主机接收各控制终端采集的注水站实时运行数据,完成注水系统实时运行参数的优化计算并下达系统控制指令,由各控制终端控制指令的执行。控制系统现场应用表明,注水单耗比运行前下降0.16kW·h/m3,降低幅度2.68％,每年可节约成本168万元。     

基于虚拟强度指数的钻头选型方法研究

优选钻头类型是提高钻井速度、降低钻井成本最直接、有效的方法之一。通过综合考虑钻压、转速、扭矩、水力参数等因素对钻头破岩效率的影响,根据能量守恒定理,建立了地层虚拟强度指数（VSI）模型,利用模型来计算不同钻头的虚拟强度指数,同时,在考虑钻头进尺和成本的基础上,提出了利用效益指数来定量评价钻头使用效果,消除了以往钻头选型过程中人为因素的影响,为钻头类型优选提供了科学依据。该方法在玉门油田酒东地区进行了应用,根据效益指数的大小,优选出了适合?311 mm和?216 mm井眼的不同钻头类型,现场应用机械钻速分别提高1.94倍和2.77倍,效果较好,为进一步提高酒东地区钻井速度、加快勘探开发进程奠定了基础。