三维绕障定向井设计方法

随着油气田加密井的不断增加，加密定向井的设计变得越来越困难。为此，针对密井网的特点，通过对密井网障碍井空间位置和空间形态的描述，经过坐标转换，建立了适合于密井网三维绕障定向井设计的双图设计法设计模型。该方法的特点是将垂直剖面图和障碍水平投影图联合使用，分别研究出障碍物的区间和可行域范围。同时充分考虑了障碍物的数量、形状及位置，可绕多障、复杂形状的井，具有一定的通用性。根据以上方法，应用Delphi语言和OpenGL编写了软件，对绕障定向井进行了实际计算，设计效果良好。     

大庆油田超短半径水平井钻井技术

针对超短半径水平井钻井存在的造斜段井眼曲率大于10°/m、常规钻具无法顺利通过大曲率造斜段、筛管完井困难等技术难题,大庆油田成功研制了旋转自封器、Φ139.7 mm导向锚定系统、多功能导向管、高强度柔性钻杆、特制Φ117.5 mm三牙轮钻头等工具,形成了一套较为完善的超短半径水平井钻井技术。该技术采用纯机械造斜原理,不需弯螺杆等动力钻具即可完成3.2 m曲率半径的造斜段施工,造斜能力达到(15°～20°)/m;高强度柔性钻杆的应用确保了井下钻具组合顺利通过大曲率造斜段及水平段的稳斜钻进;并实现Φ117.5 mm井眼防砂筛管完井,满足后续修井作业要求。自2009年以来,大庆油田已完成16口超短半径水平井施工,平均钻井周期12.14 d,平均井眼曲率15.21°/m,中靶率100%。介绍了大庆油田超短半径水平井钻井技术的关键技术研究与现场应用情况。      

静态推靠式旋转导向控制方案分析及优化

旋转导向钻井技术已经成为当前钻井必不可少的核心技术,主要根据静态推靠式旋转导向控制原理,结合工程实际要求,建立力学模型。根据有利区内支撑爪力最大、不利区内支撑爪力最小原则,提出120°和60°划分区域的2种控制方案,在优化数学模型的基础上,分别将各支撑爪的应力分解到偏置合力的方向和垂直于偏置合力的方向,采用力学矢量分析法,建立不同偏置合力矢量下的力学方程,求解相应的方程,得出不同划分区域下各支撑爪的应力表达式。分析对比不同划分区域下各支撑爪应力变化,比较变化趋势,优选更为稳定的控制方案,从而增加仪器使用寿命,减少钻井事故,降低成本。     

双面法绕井眼轨道设计模型研究

随着油田勘探程度的提高，很多老油田进入加密井开发阶段，加密井的不断增多，使井距越来越小，因此进行定向井设计时，需要考虑到邻井的防碰问题，许多井需要采取绕障设计以达到防碰要求。障碍井的种类主要包括直井、斜井、定向井等，而存在多口障碍井时的绕障轨道设计并不是单障碍井绕障设计的简单叠加，设计时需要考虑到多口障碍井的综合影响，本文介绍的双面绕障井眼轨道设计方法通过轨道可行域、障碍区间、设计可行区间的计算给出井眼设计的维数判断，结合计算机试算法进行水平投影设计，再综合水平投影图和垂直剖面图的设计，给出整体设计方案。本文对多种障碍情况下的三维绕障轨道设计进行了较细致的分析，对油田开发中后期密井网条件下的定向井轨道设计有一定参考意义。     

EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究

在现有电磁随钻测量（EM-MWD）系统中,钻柱是重要的EM-MWD信号传输信道。为深入了解影响EM-MWD信号在钻柱中传输效果的因素,基于等效传输线法对EM-MWD信号信道进行了建模,并使用Ansys软件进行了有限元计算,分析了地层分层情况下不同规格钻柱在交变电磁场中传输的能量损耗以及套管对EM-MWD信号传输的影响规律。研究发现:EM-MWD信号在钻柱中的能量损耗会随着功率和频率增大而增加,当信号频率超过100 Hz时损耗增加更加明显;不同规格的钻柱传输信号的效果不同,但当钻柱壁厚与外径的比为0.08～0.20时,EM-MWD信号传输效果较好;在钻柱上加套管会对EM-MWD信号的传输产生屏蔽作用,影响传输效果,不过当井下EM-MWD信号的发射频率在50 Hz以下时,套管的影响较小。研究结果更加明确了钻柱自身属性对EM-MWD信号传输的影响,可为EM-MWD系统的改进和设计提供参考。