大斜度井水平井井壁力学稳定性技术现状

井壁不稳定是大斜度井和水平井钻井中必须考虑的问题，文中从力学方面对井壁稳定性技术现状进行了回顾，主要包括岩石破坏形式、井壁周围应力状态方程、岩石强度准则、岩石破坏模式和方法等几个方面。介绍了井壁力学稳定理论的现场应用方法和应用情况。     

苏里格气田定向井井壁稳定性分析研究

通过坐标转换关系,建立了定向井井壁围岩的应力分布函数,分析了定向井井壁周围应力的分布情况.依据库伦-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,建立定向井井壁坍塌压力和破裂压力计算模型,并据此编制了定向井井壁稳定计算分析软件.利用苏里格气田某井的实际数据资料,计算出了定向井井壁坍塌压力和破裂压力,绘制出坍塌压力和地层破裂压力随井...     

定向井实用三维设计—方位比较法

定向井实用三维设计－方位比较法,给出了造斜工具每钻进１０m进行一次装置角补偿值定 量设计与计算方法,设计曲线与实钻轨迹相符合,解决了平面和地三维理论设计与实际施工工艺不一致的问题,设计的井身数据精度高,现场应用效果好,通过江汉油田２口井５个井段的实际应用,可以指导实际施工。     

中原油田大斜度定向井钻井液技术

中原油田是一个埋藏深、含油气层系多、油藏类型多、非均质性严重的断块油气田。1999年以来，大斜度、大位移、高密度定向井逐年增多，成为获得油气层的主要方法。从现场角度分析了这类井对钻井液的要求及钻井液技术措施，筛选出适合不同区块地层特点的正电胶聚合物混油、聚磺盐水混油、钾铵基聚磺混油钻井液，均能满足这些高难度井钻井施工的要求。     

对定向井（丛式井组）井斜和方位角变化规律的认识

通过松南地区２０井丛式井组钻定向井的现场实际经验，分析了定向井井斜和方位角变化的各种影响因素，以实钻井眼轨迹为例，得出不可控制的地层因素（以地层倾向为主）是主导因素，钻具组合为次要因素，认为在该地区采用稳斜钻具组合不适应。     

压力衰竭储层中定向井井壁稳定性分析

在很多油气田开发中后期,储层压力会发生衰竭,压力系数可能降至0．5以下。地层压力降低将导致地应力发生变化,进而影响钻井中的井壁稳定性。因此利用某正断层构造中的地层参数,对储层压力衰竭前后,向水平最大、最小主应力方向钻井情况下,坍塌压力和破裂压力随井斜角的变化情况进行了分析,结果表明在压力衰竭地层钻井主要应防止漏失,并且应避免向水平最大主应力方向钻进大斜度井或水平井。该研究结果可以为压力衰竭地层中定向井钻井设计提供参考。     

双靶点定向井轨道优化设计方法

研究了双靶点定向井轨道优化设计方法 ,着重对三维双靶点定向井剖面设计方法进行了研究。提出了两种双靶点定向井轨道设计方法 (极限曲率法和极限切点法 ) ,不仅推导出全部计算公式 ,而且给出计算实例 ,对于现场设计施工具有一定的指导意义。     

井眼破坏与钻井液密度关系的三维有限元模型

建立了井壁围岩剪切破坏的三维弹塑性有限元模型，根据Drucker—Prager破坏准则，模拟了在三向地应力和钻井液压力作用下井壁剪切破坏的连续过程，井壁围岩破坏尺寸与钻井液密度的关系在弹塑性条件下为二次曲线，不同于弹性条件下的线性关系。模拟规律与现场观测和实验室试验结果基本一致，为更真实地分析钻井液密度对井壁围岩破坏区域的影响提供了定量依据。     

绕障定向井轨道优化设计方法

提出了存在邻井障碍时定向井轨道的优化设计方法。本方法充分利用防碰扫描程序进行判别选择，不必建立复杂的数学模型和进行繁琐的数值计算，优先采用两维设计，尽量避免复杂的三维设计，具有简便、易行的特点。在具体设计中也是充分利用防碰扫描程序使轨道达到优化。本方法也可用于存在其它类型障碍物时定向井轨道的优化设计     

定向井轨道设计参数谱集理论探索

为了解决三维井眼轨道设计问题求解过程中难以给定合适的已知设计参数的难题,研究了轨道设计方程组的可靠求解方法。基于已知设计参数与轨道设计方程组的解数存在着确定集合映射的事实,提出了已知设计参数谱集的新概念;使用计算机图形学理论研究了谱集的计算机绘图方法,提出了谱图的新概念。在轨道设计方程组有解析解的情况下,使用解析解约束条件可以直接求得谱集的不等式组表达式;在没有解析解的情况下,使用基于特征多项式实数根的拟解析解方法,给出了计算谱集的近似算法。在谱集维数不超过3时,可以绘制出完整的、直观的谱图。在谱集维数超过3时,需要使用高维数据可视化方法绘制谱图。软件实现及其实际应用表明,谱集理论能够消除设定已知设计参数的盲目性,极大地提高定向井轨道设计工作效率。      

定向井井眼轨道的最优化设计方法

针对定向井、侧钻井井眼轨道的常见类型给出了不同的优化数学模型，分析了计算过程，并给出了应用实例。理论与实践证明，用最优化设计方法得到的定向井井眼轨道可实现最短路径钻达靶点，井眼光滑，摩阻力小，是提高钻速、降低钻井成本的最优方案。     

靶段定向井轨道设计方法

提出了靶段定向井的概念,给出了靶段定向井两维或三维轨道设计的判据。着重对三维靶段定向井判面设计方法进行了研究,给出了选择靶段定向井轨道类型的方法,而且给出了计算实例,对于现场设计施工具有一定的指导意义。     

定向井井身轨迹数学模型及软件实现

通过建立井身轨迹数学模型,采用平均角法进行程序设计,计算出垂深、地下坐标、狗腿等数据,得到井身的变化规律。主要结论为:采用该数据模型,提高了程序的运行效率和井身精度;采用该方法得到的井身轨迹资料更符合实际,提高了钻井的准确性。     

定向井常用钻具组合

介绍了定向井钻井过程中“直-增-稳-降-稳”阶段常用的钻具组合,结合现场所用钻具,分析了各个阶段所用钻具的特点,并优选了钻具组合。     

液-固-水化耦合形式的井眼稳定性模型研究

在对井眼稳定性定量评价的分析过程中，重点讨论了岩层材料的非线性力学性能以及在非稳态孔隙流体作用下的岩层吸水软化与围压硬化效应，建立了考虑液-固-水化耦合机制的井眼稳定性评价模型；采用有限元数值模拟法，对孔隙流体压力、吸水软化和围压硬化的影响进行了定量分析与比较，证明了孔隙流场的分布形态时井眼应力分布格局及弹塑性变形发展有着显著的影响。     

三维定向井轨道设计和轨迹控制的新技术

目前三维定向井存在着设计井眼轨迹曲线与实钻扭方位方式相互脱节的问题，解决该问题的方法有：一是针对目前的恒装置角扭方位方式，将恒装置角曲线作为三维定向井轨迹设计曲线；二是针对目前现有的轨迹设计曲线(斜面圆弧、圆柱螺旋和自然参数曲线)，开发新的MWD显示技术，以便显示可表征这些曲线特征的参数。