钻井工程设计与工艺软件的发展现状

介绍国内外钻井工程设计与工艺软件特点.经过“十一五”科技攻关,国内已经开发出具有自主知识产权的钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足国内油田钻井工程设计与施工分析的需要.     

深水钻井管柱系统动力学分析与设计方法研究

深水钻井过程中,从平台延伸到井底的钻柱会在不同深度处与隔水管或井筒发生多点碰撞和摩擦,呈现出接触非线性特征。为了准确掌握深水钻井管柱系统的非线性动力学特性,将其简化为管中管结构,并提出了对应的管柱动力学模型。采用Abaqus有限元软件,对建立的管柱动力学模型进行动态响应模拟,并将模拟结果导入Isight优化软件,进行基于可靠度分析的多目标优化设计,确定出在工程可行性和安全可靠性方面都满足要求的设计参数组合。研究发现,相比于单独考虑隔水管的模型,提出的管中管模型所模拟的管柱系统整体变形程度较小,说明内外管柱之间的相互作用对深水钻井管柱系统的整体偏移有抑制作用;此外,提出的基于可靠度分析的多目标优化设计方法,可以避免优化设计结果因靠近约束边界而在参数波动情况下失效的问题。      

新型双梯度钻井技术——CAML钻井方法

控制水泥浆液面高度(Controlled Annular Mud Level)钻井是在无隔水管钻井技术上发展而来的一种新型双梯度钻井技术,主要由海底泵模块、泥浆返回管线、隔水管改进接头等组成。通过调节隔水管上部钻井液液面高度,能够实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精确控制。该技术具有井底压力精确控制、钻进窄密度窗口、早期井涌检测、控压固井等特性,可使用常规井控措施并可切换为常规钻井方法。文章详细分析了CAML钻井的系统组成、工艺原理、技术特点,并建议结合我国深水钻井实际情况,尽快开展相关钻井技术的研究。     

国外石油钻井软件的发展现状

在钻井工程设计软件方面,国外从20世纪80年代开始研究,目前已推出多种商业化的软件产品。这些钻井工程软件系列全、覆盖面广,经过长期现场应用改进,模型计算准确、运行稳定,用户认可程度高。文章详细阐述了Landmark、Drilling Office、Paradigm、DrillNET等几款主流钻井软件产品,以及部分针对特殊工艺的专业钻井软件的功能特点和特色技术,分析了我国钻井软件研发与国外的差距,指出开发具有自主知识产权的产品已势在必行,今后发展趋势应是信息集成一体化、三维可视化和钻井智能化。     

钻井工程设计与工艺软件ANYDRILL1.0的研发与应用

对钻井工程设计与工艺软件包含的欠平衡/气体钻井设计与分析系统、控压钻井设计分析系统、地层压力预测分析与监测系统、岩石力学分析系统等多个功能系统做了详细的介绍。钻井工程设计与工艺软件完成多井次的现场测试,应用结果表明,钻井工程设计和工艺软件功能丰富、计算准确、使用方便,可较好地满足现场钻井工程设计与施工需要,为钻井工程提供技术支撑和技术指导。     

无意外风险钻井（NDS）技术探讨

无意外风险钻井（NDS）技术可以用于识别、预防和控制井下风险，防止井下意外事故发生，有效提高钻井效率和效益。对NDS技术内o?的把握是发展和应用NDS技术之前需要解答的问题，为此介绍了NDS技术概念、工艺过程和核心技术，列举了国内外成功应用NDS技术的实例。提出了NDS技术未来发展方向应以钻井力学为基础，实时测控技术（包括测量、风险管理、预测和控制等技术）以及3D可视化技术为手段，最终形成集风险分析、数据采集、传输与实时解释、井下监测和控制为一体的高度集成化、信息化、智能化和自动化的钻井技术平台。为国内逐步实现具有中国特色的NDS钻井技术提供了参考。     

井下风险管理系统设计及应用

井下风险管理系统可以用于预防和减少井下事故与复杂发生,提高钻井综合效益。以井下风险管理系统为研究对象,设计了井下风险管理系统体系结构及其工艺过程,探讨了井下风险多源信息融合技术、风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术以及钻井作业参数智能优化技术等几项关键技术,并举例说明了BP神经网络法预测井漏风险的结果。研究认为:井下风险管理技术研究应在保障钻井安全的前提下追求成本最小化,以安全工程的基本原则作为指导思想,以信息技术作为基本手段,以跨学科技术融合作为研究重点。该研究成果可为井下风险管理系统开发及其相关技术研究提供参考。     

国内外钻井工程软件对比及对国内软件的发展建议

石油勘探开发向复杂深层领域扩展,导致钻井工程设计与施工越来越复杂,对钻井工程软件的依赖性逐步增强,而国内钻井工程软件与国外钻井工程软件相比,有很大差距。介绍了国内外钻井工程软件的开发过程和应用现状,对比分析了国内外钻井工程软件的差别,并结合我国钻井工程软件开发和应用过程中存在的问题,提出我国钻井工程软件的发展要遵循软件开发的一般规律,要有明确的用户定位并解决软件开发相关的基础理论模型等关键问题,阐述了钻井工程软件的总体研究思路和总体技术路线,指出要重视钻井工程软件集成平台和单项专业软件的研发以及钻井工程软件的测试和维护。指出钻井工程软件的开发在注重整体规划的同时,应是平台先行、滚动开发、持续集成,选择一个单项专业软件作为开发重点并加强推广应用,形成具有自主知识产权的成熟实用的钻井工程软件。     

钻井工程软件一体化集成平台V1.0研发

针对我国各油田缺乏具有代表先进钻井技术水平的钻井工程设计软件平台的现状,研发了钻井工程软件一体化集成平台V1.0,主要包括钻井数据管理系统、软件模块集成管理框架、井身结构编辑与绘制、钻具组合编辑与绘制、井眼轨道设计及三维可视化绘制等钻井软件通用基础模块。研发的钻井工程软件一体化集成平台V1.0已经在钻井工程设计软件中进行了应用,收到了很好的反响。     

钻井风险控制系统的研究进展

为了控制钻井复杂与事故,国内外一直都致力于研究建立智能的钻井风险控制系统。通过调研分析NDS和eDrilling等国外成熟的钻井风险控制系统以及国内在钻井事故专家系统、利用智能方法识别钻井事故、远程钻井事故专家系统、借助综合录井仪进行钻井事故诊断等方面的成果,明确了我国自主开发钻井风险控制系统的必要性和紧迫性。进而提出并建立了国内钻井风险控制系统的整体架构方案,其应实现的功能包括系统整体架构、钻井实时数据库、实时数据采集、实时数据传输、实时数据可视化、钻井风险因素分析、井下风险诊断与预测。最后,介绍了所研发的钻井风险控制系统取得的阶段性成果,包括数据采集软件、数据传输与接收软件、钻井数据管理软件,基于模糊综合评价和BP神经网络两种智能方法的钻井复杂实时诊断与预测子系统。多次现场生产测试结果表明,该系统符合率和实用性均较高。