用三次样条模拟定向井井眼轨迹

本文根据三次样条的特性及定向井井眼轨迹的形成规律,提出了用三次样条模拟定向井井眼轨迹。论文详细介绍了用三次样条插值确定定向井井眼轨迹的方法,利用这种方法可以计算定向井任一点的空间位置。实际计算结果表明,在已知任意个相邻测点之间,用三次样条插值计算未知测点的井斜角和方位角,与实测值相比,误差很小,满足实际井眼轨迹计算的要求,具有实用价值。     

水平井井眼轨迹的模拟

为解决井眼轨迹模拟的问题,采用了最小二乘法与三次样条插值原理相结合来确定井眼轨迹。为降低测试误差,采用最小二乘法对实测数据进行拟合修匀,利用样条插值函数计算井眼轴线上任意一点的井斜角、方位角、曲率,并确定该点的空间坐标。利用该方法编写了井眼轨迹模拟软件,计算结果表明,用该方法计算出来的未知测点的井斜角和方位角与实测值相比,误差很小,满足实际井眼轨迹计算的要求,并且利用该方法可以增大测量间距,减少测点个数,降低成本。     

水平井、大斜度井打捞工具的研制与应用

随着油田开发进程的需要,水平井、大斜度井越来越多。水平井是指井眼轨迹同油层的走向基本一致,井斜角不低于86°的特殊定向井,也就是说井眼轨迹在目的层中有一定的走向。大斜度井是指钻井深度与垂深之比大于2,井斜角在60°—86°的定向井,有的专家和学者把井斜角大于55°的井也叫大斜度井。水平井、大斜度井相比较直井的产量、采收率大幅提高,但是施工难度大,对修井作业的要求越来越高。     

井眼轨迹模式定量识别方法

为了准确计算实钻轨迹,提出了井眼轨迹模式定量识别方法,并进行实例分析。随钻测量数据可以提供井斜角、方位角以及工具面角的实测值,据此提出利用工具面角来识别井眼轨迹模式的技术思路。根据导向钻具的定向造斜机理建立了适用所有井眼轨迹的工具面角方程,结合各种井眼轨迹模型的特征参数便可计算工具面角理论值。评价工具面角理论值与实测值之间的误差,可优选出最符合实际的井眼轨迹模型。井眼轨迹模式识别提供了测斜计算方法的定量评价指标和选用依据,可避免主观和随意选用测斜计算方法等问题,从而能提高井眼轨迹的监测精度及可靠性。     

水平井的中靶分析

在水平井入靶前或水平段钻井过程中，确定待钻井段井斜角和方位角的控制范围是保证水平井中靶和轨迹控制精度的关键，也是水平井井眼轨迹监控的一项重要内容。使用局部坐标变换的方法，通过对几种不同钻井条件的极值分析，得到了水平井中靶井斜角和方位角的控制范围以及中靶横向偏差和纵向偏差的理论计算公式。可应用于水平井井眼轨道设计、井身质量评价、实钻轨迹控制等。     

川西气田斜井井筒压降预测及其应用研究

气水同产井井筒压降监测是排水采气措施制定的基础,常规的井筒压降监测主要依靠下入电子压力计实测和依靠模型预测来获取。下电子压力计实测方式存在耗时、成本高的缺点,通过模型预测方式在垂直井中应用效果较好,但在斜井中由于流动形态较垂直井差别较大造成准确性较差。川西气田普遍采用丛式井组开发,由于气井产量、压力差异及井身结构复杂性,气井井筒压降难以有效监测,排水采气措施的实施很难做到“有的放 矢”。为此,根据川西气田斜井井眼轨迹特征,将斜井井眼轨迹按照垂直段和倾斜段进行井筒压降分段模拟,通过实测数据和预测数据对比实现分段压降模型优选,得到川西气田斜井井筒压降预测组合模型,并通过全井筒压力计算与实测对比表明该模型准确可靠。运用该组合模型在川西气田斜井中开展井筒压力计算31井次,并对井筒流态进行了分析,根据分析结果实施的排水采气措施,平均措施有效率提高了10%,现场应用成效显著。     

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。     

南海大位移井眼轨迹精准控制技术应用

近年来,南海珠江口盆地开发井大多数井属于大位移井及水平井,比一般定向井造斜率更高、水平延伸距离更长和稳斜角更大,加大了实施过程中对造斜工具和井眼轨迹控制技术的要求,作业难度更大。由于造斜要求高,以往大位移井在钻进期间的机械钻速与轨迹控制不可兼得,存在顾此失彼的情况。为解决大位移井高效钻进期间的井眼轨迹控制问题,从设计、定向井工具选择、钻井工程措施等方面入手,形成一套适应高效钻进的井眼轨迹精准控制技术。     

正电胶钻井液在定向井中的应用研究

“正电胶钻井液在定向井中的应用研究”是１９９５年度局重点科研项目之一。该项目根据陕西地区井所遇地层的特点。丛式井组井身结构、井眼轨迹、井斜角、水平位移等方面井液的要求，以及国内外大斜度远延井的钻液体系发展趋势和为了解决丛式井存在的井眼失稳，电测遇阻等问题，开展此项ＭＳＦ－２正电胶钻井液工艺技术研究的。     

长庆小井眼丛式井钻井技术

长庆油田自1998年至2000年进行了小井眼定向井、丛式井钻井技术研究,形成了一套完善的工艺技术。针对小井眼定向井特殊工艺及长庆油田地层、油藏特征,分析了长庆小井眼定向井的井身结构和井身剖面,给出了适合长庆小井眼定向井钻井的设备、工具配套,重点分析了长庆小井眼定向井井眼轨迹控制技术、底部钻具组合力学特性对井斜和方位的影响及小井眼定向井钻头的合理选择,并且对最佳参数配合进行了分析,形成了长庆小井眼定向井、丛式井轨迹有效控制的成套技术。小井眼丛式井能够达到降低浅油层钻井成本的目的,适应当今世界石油的低成本战略要求。     

基于超声波的近钻头无线随钻测斜系统设计

为了实现近钻头测斜,同时提高特殊工艺井、定向井及水平井等高精度井施工中井眼轨迹的控制能力和计算精度,对利用超声波作为无线信号传递的编码方案做了简要介绍,设计了基于超声波的近钻头无线随钻测斜系统,并对该系统进行了现场试验。试验结果表明,利用超声波来实现近钻头部分井斜角数据的传递是切实可行的。在室内利用超声波最大可达到1 000 b/s的数据传输速度,随着研究的深入可以实现近钻头部分其他参数的测量。     

用局部数据的三次曲线拟合法模拟定向井井眼轨迹

在定向井钻进中,实际井眼轨迹是一条光滑连续的空间曲线。通常每钻进30m~50m就要测量一次新井底的井斜角、方位角,校校到达目标点的差距。那末可否减少测量次数,增加测点距离,用计算值代替测量值,以降低钻井成本,提高钻井速度呢。为此,本文提出用局部数据的三次曲线拟合法模拟定向井井眼轨迹。由于该方法放弃了样条函数中二阶导数连续的要求,致使模拟的定向井轨迹不会出现不应有的拐点,优于通常计算相邻两测点的近似计算法,如正切法、平均角法、曲率半径法及三次样条插值法等。该法使井眼轨迹计算具有更高的精度。使用本文方法可以较准确地计算定向井井眼轨迹上任意点的井斜角、方位角、井眼曲率及其在空间中的位置。从而为适当增大测点间距,确定套管扶正器安放位置及解决井眼防碰问题提供了可靠的依据。     

最小曲率法井眼轨迹控制技术研究与应用

为进一步完善最小曲率法井眼轨迹计算方法,采用数学分析的方法,推导出了一系列参数方程,可用解析方法直接计算任意井眼轨迹点的空间坐标、井斜角方位角、瞬时工具面角、井斜角变化率和方位角变化率等。其中对方位角和工具面角的计算进行了数学处理,克服了现有计算公式的缺陷。讨论了工具面角对井眼轨迹变动的影响,并对4种初始工具面角典型状态下井斜角、方位角的变化特点进行了分析。该计算方法不但可以对实钻井眼轨迹进行计算,而且还可以用于井眼轨迹设计、井眼轨迹预测和井眼轨迹控制,为设计结果的优化提供新的思路。     

胡状地区小靶径多靶点定向井钻井技术

小靶径多靶点定向井具有靶区半径小、井斜角大、水平位移长、靶点多的特点。主要介绍了小靶径多靶点定向井的井位优选、井身剖面设计、井眼轨迹控制及安全施工技术等。中原油田近年在胡状地区部署了10口小靶径多靶点定向井,通过推广复合钻井技术、应用高效PDC钻头,形成了一套适合该类型井的优快钻井技术,取得了良好的经济效益。     

最小曲率法测斜计算中的数值方法

最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。本文研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计算过程,给出了减小三角函数计算次数的算法。对小弯曲角情形的坐标计算使用高精度近似公式代替容易产生除法溢出的直接计算,提高了计算过程的稳定性和计算精度。对水平投影长度的计算给出了使用Gauss数值积分法的精确计算方法。本文提出的方法可以用于使用最小曲率法时的井眼轨道计算的计算机软件开发,提高计算机软件的计算稳定性和计算精度。对涉及井眼轨迹计算的其他实际问题如定向井中靶分析预测、井眼轨迹控制、井身质量检查等都有一定的参考价值。     

大斜度四段制双靶点定向井钻井施工实践与认识

随着定向井钻井仪器与工具的不断进步,一些井斜角越来越大的高难度定向井得以成功施工。为了有效评价P47区块沼泽与胡泊地下的油水分布情况,进行了P47-X7四段制双靶点大斜度定向井的钻探,根据施工难点进行了井身结构和井眼轨道的等方面的优化,施工中根据不同开次的特点和难点,优选钻具组合和造斜工具,实现了2个靶点准确中靶,提高了施工效率。     

最小曲率法计算中的数值方法

最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计算过程,给出了减小三角函数计算次数的算法。对小弯曲角情形的坐标计算使用高精度近似公式代替容易产生除法溢出的直接计算,提高了计算过程的稳定性和计算精度。对水平投影长度的计算给出了使用Gauss数值积分法的精确计算方法。文中提出的方法可以用于使用最小曲率法时的井眼轨道计算的计算机软件开发,提高计算机软件的计算稳定性和计算精度。对涉及井眼轨迹计算的其他实际问题如定向井中靶分析预测、井眼轨迹控制、井身质量检查等都有一定的参考价值。     

基于多底井的油田滚动评价和开发一体化技术

针对渤海某油田平台无多余井槽(仅剩一个井槽),但需要实施两口井,一口为滚动勘探断块区域,一口为生产调整井的目的。根据勘探和开发的次第设计需要,从定向井轨迹和井身结构实施的可行性两方面,采用主井眼三段式轨迹设计,一方面规避丛式井表层防碰风险,另一方面规避下部断层地质风险,兼顾侧钻分支井眼轨迹的可行性,侧钻点的选择以进尺最小化、轨迹难度最低化出发做了三个方案的横向对比,最终以轨迹和工程的可操作性出发合理设计井身结构。实现一个井槽,先勘探后侧钻分支开发,利用定向射孔沟通两个井眼,采用合采技术实现高产量生产。     

基于井筒切片技术的三维井眼轨迹软件的设计与实现

论述了基于井筒切片技术的三维井眼轨迹软件在WPF框架和OpenGL图形库中的设计思路与实现过程。首先采用三次样条插值法模拟井筒轨迹曲线,然后构建井筒截面切片,最后依次连接各切片并对连接处做贴图渲染处理。用户可利用导入的参数绘出三维井眼轨迹图,还可利用鼠标操作实现三维图形的缩放和视角变换等功能。油气井井眼轨迹的三维可视化技术是利用随钻测量工具提供的实时井眼轨迹参数在计算机中重建井下三维模型,并以一种直观、逼真的效果呈现给钻井技术人员,摆脱了抽象和枯燥的井眼数据的束缚,为更好地解决定向井井眼轨迹设计、钻井目标定位、井眼轨迹不确定性分析和防碰撞等技术难题提供了有力支撑。经现场数据测试,软件能较为精确地反映井下状况,并且操作简便,符合钻井作业的实际需求。     

地应力类型影响定向井井壁稳定的规律

定向井井周应力状态和井壁稳定性规律与直井有着明显的差别,开展地应力类型对定向井井壁稳定性的影响规律研究,对定向井井眼轨迹设计具有一定的指导作用。为此,根据正常、走滑和反转三种地应力类型,深入分析了定向井井斜角和井眼方位对井壁坍塌破坏的影响规律。结果表明：①随着井斜角的增加,正常和反转地应力类型的井壁稳定性逐渐变差,即直井比定向井或水平井井壁稳定性更好;②随着井斜角的增加,走滑地应力类型的井壁稳定性逐渐增强,即水平井井壁稳定性最好;③定向井钻井或完井过程中,井壁稳定的最优钻井方位与最大水平地应力方向的夹角按正常地应力、走滑地应力和反转地应力类型依次为90°、45°和0°。