三维漂移轨道的设计方法

利用方位漂移规律控制井斜,可以减少井眼轨道控制的难度和工作量,减少扭方位操作和起下钻次数.因此可以缩短钻井周期,降低钻井成本,提高井身质量.本文从方位漂移轨道的描述模型入手,建立了各参数间的约束方程,提出了求解方法,并研制开发了三维漂移轨道设计软件,从而解决了方位漂移轨道的三维设计问题.其设计方法适用于由直线和圆弧所组成的各种剖面,并通过算例进行了验证.     

定向井设计的新方法及其应用

如何利用漂移规律来控制方位,是一项重要的研究课题。本文根据方位漂移的基本特征,提出了三维定向井设计的新方法。在井眼轨道的描述模型、设计方法和设计结果等方面,它与常规的二维剖面设计存在着显著的差异。该方法可以确定出定向方位等参数,并给出漂移轨道的实际描述,从而为钻井实践提供真正意义上的理论指导。通过理论分析、计算机计算和设计实例验证了该方法适用于各种圆弧形定向井剖面。     

定向井设计的新方法及其应用

如何利用漂移规律来控制方位，是一项重要的研究课题，本文根据方位漂移的基本特征，提出了三维定向井设计的新方法。在井眼轨道的描述模型、设计方法和设计结果等方面，它与常规的二维剖面设计存在着显著的差异。     

悬链线轨道设计方法研究

悬链线轨道可以降低钻柱摩阻，改善钻柱的受力状况，有利于提高机械钻速和固井质量，在大位移井中具有显著的优越性。为此，系统地阐述了悬链线轨道的数学模型，并改进了无因次模型，使其更为简洁。分析了悬链线剖面的特征参数和设计条件，提出了新的悬链线剖面设计方法。新设计方法不需要进行迭代计算，可直接求解出井身剖面的待求参数，使悬链线轨道的设计过程大为简化。研究表明，悬链线剖面设计的实质就是确定悬链线井段的形状和位置；悬链线的特征参数决定了其形状，而悬链线井段的起始井斜角或稳斜井段的段长等参数决定了悬链线井段在井身剖面中的位置。最后，给出了悬链线剖面的设计与计算实例。     

考虑地层方位漂移特性的定向井轨道设计方法

按照地层划分方位漂移规律进行了定向井轨道设计,建立了井眼轨道的自然曲线模型,给出了更为简洁的井眼轨道数学模型。分析了井斜单元和方位单元之间的耦合关系,得到了计算单元的划分方法。论述了定向井和水平井方位漂移轨道设计的特点,提出了约束方程和设计方法。解决了按地层划分方位漂移规律的井眼轨道设计问题,适用于各种定向井和水平井的漂移轨道设计。定向井和水平井的设计实例验证了该设计方法的科学性和实用性。     

悬链线剖面-定向钻井新技术

悬链线剖面,是定向钻井的一项新技术,也是近两年来中原油田定向井的重要科研成果。本文重点介绍悬链线剖面设计计算过程及悬链线剖面井的钻井效果及特点。实践表明,笔者做出的设计是行之有效的,可供同行作定向井设计时参考。     

拟悬链线轨迹设计方法及其摩阻扭矩评价

在大位移井钻井过程中,摩阻、扭矩是制约其水平位移延伸长度的关键因素,大位移井井身剖面的优化设计是减少摩阻扭矩、增加水平延伸距离的重要技术措施。拟悬链线剖面在减少摩阻扭矩和增加管柱的可下入性方面展现出一定的优势。通过微积分方法,建立了拟悬链线轨迹井身参数的计算模型,寻找到保证拟悬链线轨迹剖面在工程上和几何上都有意义的参数输入范围,并对不同轨迹类型(拟悬链线剖面、"直-增-稳"剖面、悬链线剖面)的摩阻、扭矩进行了比较分析。结果表明,对于水平位移较长的大位移井,拟悬链线轨迹能够减少摩阻扭矩,由于曲线井段占总井深的比例不大,通过改变剖面类型减少摩阻扭矩的作用有限,但悬链线设计为大位移井剖面设计提供了一种新的设计方法。     

考虑方位漂移时定向井待钻轨道设计方法

在方位漂移井中实钻轨迹更容易偏离设计轨道，经常需要进行待钻轨道设计。为了利用已钻井段的方位漂移规律更方便地控制后续井段的井眼轨迹，提出了一种考虑方位漂移的定向井待钻轨道设计方法。该方法构造了一种稳定性好、收敛快的迭代格式来确定一个特殊点，使以该点为目标设计的待钻轨道考虑方位漂移后正好穿过实际目标点。确定特殊点时，取实际目标点作为迭代初值，以其为目标设计的待钻轨道考虑方位漂移后必然与实际目标点所在水平面相交于一点，记下实际目标点相对于该交点的坐标增量，将其加到迭代初值上作为新的迭代初值，如此反复迭代，直至实际目标点相对于交点的坐标增量在一定误差范围内，则最后的迭代初值即为要找的特殊点。实例计算表明，该方法是可行的。由于该方法与不同单目标定向井轨道设计方法之间有很好的兼容性，可广泛应用于考虑方位漂移的单目标定向束轨道设计中。     

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。     

考虑方位漂移的定向井轨迹设计方法

在实际钻井过程中,方位漂移不可避免,它不仅影响到能否中靶的问题,而且关系到钻井作业的成败。在定向井轨迹设计中,考虑方位漂移规律是进行轨迹控制的一种行之有效的方法。分别研究了方位均匀漂移、同向漂移和异向漂移的定向井轨迹设计。给出了具体的计算公式和算例,并结合现场实例分析了本方法的可靠性,对于钻井作业具有一定的指导意义。     

定向井悬链线轨道的无因次设计方法

悬链线轨道可大大减小钻进时的摩阻,所以在大位移定向井中具有显著的优越性。作者对自己过去提出的悬链线轨道设计方法作了改进。新方法的突出优点是,在所有设计计算公式中消除了双曲函数符号,使计算大大减化。文中除给出所有设计计算公式外,还给出了计算实例。     

减少定向井方位漂移的途径新探

方位漂移是影响定向井准确中靶的主要因素之一。根据定向井施工中“井斜角较大时，方位漂移量相对较小”的规律，提出了“通过缩短较小井斜角斜井段长来减少施工过程中的方位漂移量”的方法，并介绍了实现该方法的2种途径。     

盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性研究

针对盐岩井段易发生蠕变缩径,引起卡钻、固井后又易发生挤毁套管等事故的现象,应用有限元方法,建立了描述盐岩层中斜井井眼蠕变缩径的空间力学模型,从岩石力学角度分析了塔里木油田羊塔克地区盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性,论述了一定地应力状态下井斜角和方位角对井眼缩径的影响规律.该研究成果为盐层段定向井井眼轨迹设计、合理确定泥浆密度和盐岩层钻井施工提供了理论参考,已成功应用于塔里木地区钻遇盐岩层时钻井工程的设计和施工.     

大位移井完井及采油工艺技术

本文介绍了大位移井的定义、完井技术及采油工艺技术.大位移井眼剖面的优化设计及悬链线的概念,在大位移井的固井完井施工中,由于大位移井延伸井段长,采用了套管漂浮接箍和套管漂浮技术.大位移井中的电潜泵机组应用于接近水平的井段中,井眼净化工作尤为重要,同时简要介绍了几种不同的油层打开方式.     

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。     

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。     

海洋大位移井井壁力学稳定性研究

大位移井的井壁稳定对海洋油气开发过程中的正常钻井十分重要。文章从大位移井井壁稳定的岩石力学机理出发,分析大位移井井壁围岩的应力状态,根据地壳岩石的特性建立了海洋大位移井井壁稳定的各向同性线弹性力学模型,并根据库仑—摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则给出了大位移井井壁坍塌、井壁破裂的条件。利用VisualBasic语言编制了Windows环境下的大位移井井壁稳定分析计算软件,利用该软件分析了影响大位移井井壁稳定性的因素,并定量计算大位移井的井壁坍塌压力。对东海某气田的实际资料进行计算处理表明,大位移井井壁坍塌压力与井斜度和井斜方位角有着直接的关系。大位移井井壁坍塌压力随井斜角与井斜方位角的变化规律主要由地层的原地应力状态决定。     

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修正轨道设计一直是井眼轨道监控技术中的研究热点,以往的修正轨道设计方法多采用空间圆弧法和圆柱螺线法,它们都是采用两段式剖面,空间圆弧法是在第一个井段上同时完成对井斜和方位的调整,然后稳斜稳方位钻进;而圆柱螺线法则是在两个井段上分别调整井斜角和方位角,文章提出的自然曲线法可以在每个井段上都存在方位的变化,从而解决了造斜段伴随方位变化的轨道设计和考虑方位漂移的轨道设计问题,当某个井段上没有方位变化时,计算模型会得到简化,并由此验证了圆柱螺线法只是自然曲线法的一个特例,文中给出了上述3种典型情况下的修正轨道设计方法和设计实例。