邻井防碰计算的快速扫描算法

邻井防碰计算在钻井轨道设计、实钻轨迹监控等问题中是很重要的,可以用最近距离、法面距离、水平距离等方式来描述井眼轨迹之间的接近程度。在井段为空间圆弧曲线的假设条件下,建立了描述比较轨迹上与参考轨迹上任意给定点距离最近的点、参考轨迹上任意给定点的法平面与比较轨迹的交点、过参考轨迹上任意给定点的水平面与比较轨迹的交点的三个一元二次方程,得到了解析解计算公式。提出了邻井防碰的快速扫描算法,该算法用解析计算公式替代常规扫描算法中的迭代求解部分,不需要对比较轨迹进行插入加密点的预处理,极大地提高了扫描计算速度和数值稳健性。     

邻井法面距离计算方法的改进

当邻井井段的两个端点都位于比较井某个计算点的法面之同侧时,现有的邻井法面距离扫描算法对于法面与邻井井段的交点的位置判断是不完善的,容易造成错误的判断,影响法面距离计算的可靠性。利用矢量代数工具推导出了法面与邻井上稳斜井段和圆弧井段的交点的解析计算公式,避开了原有算法中利用与端点坐标参数有关的一个不等式对法面与交点的位置关系的判断。对于其他曲线类型的比较井段,当井段端点位于法面同侧时,利用法面法矢量与比较井段切线夹角的连续单调性,使用数值迭代法能够求出比较井段与平行于法面的某个斜平面的切点(如果存在交点),进而使用二分法求出法面与比较井段的两个交点。使用以上改进方法开发的邻井防碰扫描计算机软件增加了法面距离计算的可靠性。     

防碰分离系数算法优选与邻井相对位置测量误差计算

在丛式井和加密井的定向钻井工程中,科学地评估正钻井与相邻已钻井的井眼碰撞风险具有十分重要的意义。目前,常用于评估井眼碰撞风险的分离系数具有多种计算方法。在分析分离系数常用计算方法局限性基础上,通过协方差矩阵的合成,建立了考虑井径影响的邻井相对位置测量误差计算模型,提出了基于邻井相对位置测量误差计算的分离系数算法优选方法;通过实例计算,分析了相同条件下常用分离系数（垂足分离系数和定向分离系数）计算结果的差异。同时,实例计算结果表明,文章提出的分离系数算法优选方法可以优选出符合实际情况的分离系数,为定向井工程实施防碰作业提供更为科学的依据,具有重要的应用价值。     

法面扫描井间距离的解析算法

法面扫描是分析实钻轨迹偏离程度、邻井防碰、定向井中靶等井间关系的重要方法.然而,传统方法存在2个主要缺陷:一是采用比较井段两端点是否位于法面异侧来判别法面与比较井是否存在交点的方法不具有普遍适用性,可能会遗漏掉邻井防碰的危险点;二是用迭代法来求解法面与比较井的交点,需要进行大量的轨迹插值与比较等方面的计算,计算量大、收敛性差.为此,基于井眼轨迹的空间圆弧模型,发展完善了法面与比较井是否相交的判别方法,并研究提出了求解其交点的解析法.这些方法不需要对比较井进行插值计算,仅需要比较井的设计轨道节点或实钻轨迹测点数据就能得到准确的计算结果,大大减小了计算量.应用实例验证了研究结果的科学性和适用性.      

邻井间最近距离扫描的快速算法

在钻井轨道设计、井间防碰计算、实钻轨迹监控等问题中，邻井之间的最近距离计算有很重要的意义。目前最近距离扫描算法使用迭代法来计算最近距离点，计算量较大，迭代算法的收敛性对扫描算法的整体性能有较大的影响。推导了点到线段和圆弧最近距离点的解析计算公式，使用该公式替换常规扫描算法中的迭代计算过程，得到了一个快速扫描算法，该算法的总计算量一般比常规算法低一个数量级，并且有非常好的收敛性能。该快速扫描算法只适用于井段曲线为直线段和圆弧的情形。     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

邻井随钻电磁测距防碰工具模拟试验研究

利用水平井、加密井和丛式井开发低渗透、页岩油气等低品位油气资源时,为了防止钻井过程中相邻井发生碰撞,研制了能够精确测量邻井距离的随钻电磁测距防碰工具。在对邻井随钻电磁防碰测距导向算法研究的基础上,设计加工了邻井随钻电磁测距防碰工具原理样机,并进行了地面模拟试验,分析了探管与套管不同位置关系对邻井距离和方位测量精度的影响。模拟试验结果表明:由于磁源磁场强度较弱,探管与套管平行放置且相距0.50~3.00 m时,该工具可以较准确地计算出邻井距离和方位信息;距离大于3.00 m时,计算结果误差变大;套管接箍位置会造成计算结果偏差较大,因此实际测量时应充分考虑套管接箍对测量结果的影响;探管与套管的夹角不大于50°时系统计算结果较准确,夹角大于50°时需换用其他类型的防碰工具进行测量。研究结果验证了邻井随钻电磁防碰工具原理的准确性,为进一步完善邻井随钻电磁防碰系统理论及工具改进提供了理论依据。      

丛式井、分支井钻井过程中的井眼防碰计算及应用

根据碰撞井之间的相互位置关系，总结了井眼相碰的形式及各种形式下防碰预防手段。由球面及法面扫描最近距离的数学特点，给出了计算扫描半径的简化方法。同时，应用扫描计算的有关理论，给出了某双分支定向井实钻扫描结果及决策方案。最后．给出了防碰扫描应关注的要点，并给出了几条建议。     

邻井距离解算及防碰评价

为满足邻井防碰评价的技术需求,建立了邻井距离解算及防碰评价方法,并进行算例分析。通过基于地球椭球建立井口坐标系及其转换关系,消除了因地图投影存在变形和不考虑地球椭球面弯曲等带来的定位误差,实现了邻井精准定位。根据函数极值和微分几何理论,提出了基于导函数解算最近距离和法面距离的方法,不仅解决了现有方法可能遗漏邻井相碰风险点问题,而且适用于各种井眼轨迹模型。基于邻井防碰的扫描矢径方向和井眼轨迹的误差椭球姿态,提出了求解扫描矢径与误差椭球交点位置的解析法,为准确计算分离系数奠定了基础,并提供了成套的邻井防碰评价方法。     

基于磁场梯度的邻井防碰方法研究

为了提高丛式井的测量精度同时降低碰撞风险,笔者提出了一种基于径向磁场梯度的邻井防碰新算法,分析了正钻井与相邻井的径向井距、传感器的间距、井角和井角对磁场梯度的影响.     

应用圆柱螺线法计算邻井最近距离点的新算法

在邻井井段曲线类型为圆柱螺线时,通过数学变换,将邻井间最近距离点的约束方程转化为一个形式更简单的约束方程;使用二分法,得到了一个计算量最小且收敛性好的新的迭代算法。新算法可应用于钻井轨道设计、井眼轨迹监控等实际问题中。     

密集型井网中多井防碰绕障技术应用

杜84-兴H3001井是为了实现井间加密挖潜剩余油而部署的一口水平井,在钻进过程中采用MWD无线随钻技术进行实时预测、分析及轨道控制,制定切实可行的施工方案,最终成功绕过4口近距离井,准确钻达目的层,实钻轨迹完全符合工程设计要求和地质需要。     

高密井网钻井防碰绕障技术研究——以准噶尔盆地陆梁油田LUD8173井为例

随着油气田开发程度的不断提高,老油田部署井网越来越密,在高密度的井网条件下,定向井和水平井钻进过程中防碰问题显得日益突出,采取有效的防碰技术是钻井施工成败的关键。LUD8173井是准噶尔盆地陆梁油田一口典型多井防碰绕障定向井,该井邻井数量多达十几口,防碰最近距离12.64m,靶前位移51.37m,防碰绕障难度大,施工风险高。对防碰邻井资料进行分析、模拟防碰数据、找出防碰技术难点和重点,优选出最佳防碰绕障方案、优化井眼轨迹设计、优选钻具组合和配合导向钻进技术,使得该井绕障顺利成功,井眼轨迹平滑,精确入靶,靶前距离50.03m,与实际相差0.15m。该井绕障成功,为相同类型绕障井防碰问题具有一定的借鉴作用。     

页岩气“井工厂”水平井组防碰技术研究

随着"井工厂"钻井模式在页岩气开发中的广泛应用,传统的邻井距离计算方法和Wd W误差模型已经不能满足现场对井眼防碰的要求。针对无线随钻测量工具MWD的特点,详细分析了测量误差源,并给出了相应的误差源权函数。基于数理统计理论,将每个误差视为独立的误差源,建立了误差分析模型,探讨了轨迹空间位置不确定性协方差矩阵的构建方法,并以此为基础,推导了误差椭球公式。根据长宁区块的实钻数据进行了井眼轨迹防碰计算分析。分析结果表明,误差分析模型能够更直观地展示比较井和参考井的相对位置,更精确地计算邻井的相碰概率。研究结果可为今后页岩气"井工厂"的防碰分析提供参考。     

杜84-兴H73井多井防碰绕障技术与施工

曙1区杜84-H73水平井由于受邻井的限制，施工难度很大，为此利用MWD随钻监测井眼轨迹，施工中通过变换钻具组合、调整钻进方式、改变钻进参数及防碰绕障等技术和方法准确有效地控制井眼轨迹，达到钻井目的。该井钻进过程中及完钻后各项指标均达到了设计要求，对相关现场施工具有一定的借鉴性。     

使用最小曲率法计算邻井间法面距离的新方法

邻井法面距离扫描在钻井轨道设计、井间防碰计算等问题中有重要的应用.在井段曲线类型是空间圆弧的假设条件下,推导出了参考井法面与比较井眼轨迹的交点的解析计算公式,讨论了解的存在判别条件.使用解析计算公式替换了常规法面距离扫描算法中的迭代计算过程,给出了一个简化扫描算法,提高计算速度,在井眼轨迹监倥、井间防碰计算、可视化井眼轨道设计和可视化实钻数据处理的计算机软件开发等问题中都有较大的应用价值.     

井眼防碰技术存在的问题及主动防碰方法探讨

意外的井眼交碰会为人类及环境带来潜在的甚至灾难性的后果,为减小此类事故的发生提出了井眼防碰技术,该技术在钻井应用中效果较差。结合井眼轨迹测量及计算理论与实践,对现有防碰技术进行了分析,得出导致井眼防碰工作失败的因素包括施工井随钻测斜数据存在误差,邻井轨迹参数精度低、失真或缺失,轨迹拟合方法过于理想化,防碰扫描方法存在缺陷等4方面。基于低精度的数据,过于理想化的轨迹拟合方法拟合出的井眼轨迹偏离实钻井眼轨迹,防碰扫描出的失真的轨迹间的相对关系难以等同于实钻轨迹间的相对关系。为此,提出了主动防碰理念, 认为主动防碰方法将成为未来井眼防碰技术的发展方向,并列举了3种可能解决防碰问题的主动防碰方案,即声波探测防碰技术方案、电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案,并就这几种方法的原理及优劣性进行了介绍。     

苏53-78-71H 井造斜段井眼轨迹防碰设计与控制

苏53 区块位于苏里格气田的西北部,每年钻成大量的水平井。该区块水平井大部分目的层设计在石盒子组气层, 造斜段需要穿越石千峰组和石盒子组的泥岩,地层易漏和垮塌,导致井下施工困难。苏53-78-71H 井位于该区块,造斜段先后侧钻4 次,钻成5 个井眼,特别是侧钻4 井眼的防碰设计和施工难度大,在该区块尚属首次。从侧钻4 井眼的侧钻位置选择、待钻井眼曲率设计、与原井眼的分离和其他井眼的防碰设计等方面进行了阐述、并在施工中从井眼轨迹控制、侧钻后定向段轨迹的防碰施工、入靶垂深的精确控制3 方面进行了技术控制,保证了井下作业的安全施工,实现了精确入靶。     

邻井定向分离系数计算方法

随着丛式井和加密井设计间距的不断减小,仅利用邻井距离扫描计算和传统分离系数监测邻井距离已不能满足现场需求。定向分离系数不仅将井眼轨迹误差分析与邻井距离扫描计算结合在一起,而且考虑了参考点和比较点误差椭球的相对位置关系,与传统分离系数相比,其可以更精确地反映邻井的交碰概率,为邻井防碰决策提供更为科学的依据,以更好地满足现场需求。对比了传统分离系数和定向分离系数的区别;利用空间解析几何方法实现了法面距离扫描、最近距离扫描及水平距离扫描定向分离系数的计算,一般把最近距离扫描定向分离系数作为邻井防碰的依据。实例计算分析表明,在以定向井、大位移井为主要构成的丛式井中,传统分离系数的计算结果比定向分离系数小得多;定向分离系数在丛式井和加密井的设计和钻井过程中都具有十分重要的现场应用价值。