定向井实钻井眼轨迹三维可视化描述

在石油钻井中,实钻井眼轨迹的计算与描述是井眼轨迹监测的重要环节,也是井眼轨道控制的基础．通过测斜数据的处理结合计算机图形学可以更直观地显示井眼轨迹空间形态．通过研究井眼轨迹上某测点邻近的结构形状及其变化规律,在微分几何理论基础上,利用井斜角、方位角与自然坐标系各单位矢量的几何关系推导出井眼轨迹的曲线结构计算模型,并提出了通过对测斜数据进行三次样条插值及多项式拟合数据平滑处理的方法以减小测量离散数据带来的误差;同时,结合面向对象技术和可视化技术,实现了定向井井眼轨迹的三维可视化描述．     

苏里格气田区小井眼二开水平井优化设计

小井眼二开水平井具有周期短、节省钻井成本的优点,但在钻进过程中会出现的井眼轨迹控制难、机械钻速慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对小井眼水平井进行井身结构设计、井眼轨道优化设计、钻具组合优选、钻井液配置。井身结构的设计采用自下而上的设计原则,确定井身结构为小井眼二开水平井,二开结构可以减少下钻次数,缩短钻井周期;井眼轨迹设计采用五段制中的“直-增-稳-增-水平”井眼轨道设计,增加稳斜段弥补造斜不足的问题;井眼轨迹的控制应用旋转导向钻井技术,提高井眼轨迹控制准确度;最后对钻井液进行研究分析,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。解决了井眼轨迹控制、机械钻速慢、井壁稳定问题。     

浅谈复合钻井技术在油田的应用

复合钻井技术是采用滑动导向钻具组合进行钻井,可适时变更定向和开动转盘两种工况,连续完成定向造斜、绕障、增斜、稳斜、降斜及扭方位操作,而不用起钻变更钻具组合,就能快速钻出高质量的井眼轨迹,从而减少起下钻次数,提高钻井速度和精度。本论文从复合钻井技术特点出发,结合复合钻井技术在我国安塞油田和长庆油气田的应用现状,认为：（1）复合钻井技术的最大优点就是明显提高了机械钻井速度,采用复合钻井技术,可以使得轨迹控制简化,保证井眼轨迹圆滑,保障井身质量;（2）复合钻井技术能有效控制井斜,并提高井眼控制精度,实现连续控制井眼轨迹。     

井眼轨迹测斜计算方法误差分析

通过数值方法构造了用于井眼轨迹测斜计算方法对比分析的参考曲线,获得了测斜计算误差分析的参考条件.在此基础上对常用的平均角法、校正平均角法、平衡正切法、最小曲率法、弦步法以及它们的平均井眼位置的误差进行了对比分析.结果表明,无论哪种测斜计算方法,所表现出来的误差特性都很相似,均遵循随测深增加而线性增加的变化趋势.误差散点图表现出的分散性不强,与典型的随机误差的散点图相比,更偏向于系统误差的分布.由于井眼轨迹测斜计算方法误差对轨迹综合误差分析影响较小,因此,经过较大样本空间的分析,几种测斜计算方法所产生的误差概率密度函数均可用统一的解析式表示,通过最小二乘法拟合得到了该解析式的参数值.     

井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律研究

为了研究井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律对现场井眼轨迹的有效控制 ,利用专用软件SABHA探讨了已钻井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响 .结果表明 ,井斜角的影响表现为在不同的井斜角条件下 ,所研究的 BHA具有不同的造斜能力 ,而且这种造斜能力随井斜角的增加在相应提高 .弯曲平面倾角和井眼曲率的有机结合可以很好的描述井眼轨迹空间形状对钻头侧向力的影响 .当弯曲平面倾角为 0°时 ,钻头上的方位力近似为零 ,而当弯曲平面倾角为 90°或 2 70°时 ,钻头上的方位力很大 .表明当不考虑地层因素的影响时 ,井眼的弯曲平面倾角及弯曲程度是产生钻头方位力的一个主要因素 .在现场井眼轨迹控制过程中 ,应充分考虑这一特点     

基于振动监测的浅层钻头位置预测模型

为加强丛式井井眼轨迹的控制与监测,基于钻头破碎岩石的振动信号,建立了浅层钻进时的钻头位置预测模型。通过研究钻头钻进时的振动特征和振动波在套管与地层中的传播衰减,认识到根据套管头处采集的振动信号能量来确定井筒之间的距离,进而实现钻头位置的场强定位是可行的。结合风险井的井眼轨迹测量数据和圆周测距定位算法,推导得出了钻头大地坐标的计算方法。根据渤海某平台的现场监测数据,利用所建模型计算得到了正钻井井眼的三维轨迹,将计算所得井眼轨迹与实际井眼轨迹进行对比,结果显示,该模型可以在一定条件下有效定位钻头位置,确定钻头走向,为防碰预警提供依据。     

钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统

采用了软件实现与硬件实现相结合 ,前者为主 ,后者为辅的策略 ,实现了虚拟现实技术中的三维图形与图像、立体显示、人机交互 ,并将其成功地应用于钻井轨道设计与井眼轨迹监测中 .解决了钻井轨道设计与井眼轨迹监测的三维可视化问题 .经加载埕北 30区块的地层、设计轨道、靶点、实钻轨迹等数据进行测试 ,取得了很好的成果 .整个系统用 VC+ + 6.0和 OPENGL,辅助以必要的硬件配置 ,成功地开发完成 .     

井眼轨迹测斜计算方法误差分析

通过数值方法构造了用于井眼轨迹测斜计算方法对比分析的参考曲线，获得了测斜计算误差分析的参考条件。在此基础上对常用的平均角法、校正平均角法、平衡正切法、最小曲率法、弦步法以及它们的平均井眼位置的误差进行了对比分析。结果表明，无论哪种测斜计算方法，所表现出来的误差特性都很相似，均遵循随测深增加而线性增加的变化趋势。误差散点图表现出的分散性不强，与典型的随机误差的散点图相比，更偏向于系统误差的分布。由于井眼轨迹测斜计算方法误差对轨迹综合误差分析影响较小，因此，经过较大样本空间的分析，几种测斜计算方法所产生的误差概率密度函数均可用统一的解析式表示，通过最小二乘法拟合得到了该解析式的参数值。     

肯尼亚OLKARIA地热井空气泡沫流体定向钻井综合技术研究

定向钻井技术是在石油钻探中发展起来的,以后引用到地热钻井中来。肯尼亚地热井中由于地层漏失严重,须采用空气泡沫钻井方式,而井下温度又高,这对于地热井定向钻井技术是一种挑战,需要解决钻速低、井眼轨迹控制难度大、地热井测斜工具与方法、耐高温马达等困难,通过长城钻探公司在肯尼亚所打地热井的实践,成功地解决了以上难题,缩短了钻井周期,节约了钻井成本。     

基于web端的三维井筒几何模型及信息可视化方法

为解决当前井筒可视化实现过程复杂、展示内容单一、实用性不强的问题,本文基于Three.js框架提出一种适用于实际井眼轨迹与三维可视化井眼轨迹坐标信息的数据处理与映射方法,研究了一种新的基于Web端的三维井筒几何模型及井筒信息可视化方法。结果表明：通过该方法可以更加直观地观察井眼轨迹变化规律,展现反映井径变化的三维井筒。同时,自然伽马值、环空压力等测井录井信息以及地层岩性信息也可以较为方便地沿井筒通过颜色或者井径变化所展现。此外,本文通过敏感性分析,揭示了可视化效果与井径缩放因子、井眼轨迹缩放因子、井筒信息缩放因子的规律,有效提高模型仿真可视化效果,还提供一种用于展示井筒内部数据变化规律的井筒漫游方法。本研究为油气钻探过程及钻遇地层的直观呈现提供了新方法.     

利用张力样条模拟定向井井眼轨迹的方法研究

根据张力样条的特性及定向井井眼轨迹的形成规律,提出了用张力样条模拟定向井井眼轨迹的方法.详细介绍了用张力样条法确定定向井井眼轨迹的步骤.利用这种方法可以计算定向井任一点的空间位置.实例计算结果表明,在已知任意个相邻测点之间,用张力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,为定向井井眼轨迹的计算提供了一种新的方法.     

各向异性油藏定向井表皮因子计算方法研究

为了研究定向井近井地带储层渗流规律对表皮因子的影响,采用坐标变换方法将渗透率各向异性介质转换为各向同性介质,建立了适应于各向异性油藏任意井眼轨迹的定向井裸眼完井表皮因子计算模型。在此基础上,应用该模型研究了由于井斜和储层污染产生的表皮因子随井斜角、方位角的变化规律。计算分析表明：在各向异性油藏中,定向井的井眼轨迹对表皮因子具有重要影响。井斜角的减小会导致井斜产生的表皮因子增加,而井斜角、方位角的减小均会导致储层污染产生的表皮因子增加。该模型适用范围广泛,能够为进一步研究定向井的产能提供依据。     

井壁失稳判断准则及应用分析

为了研究现场实际情况下适用的井壁失稳判断准则 ,根据井壁不稳定性理论和机理的分析 ,综合评价了库仑 -摩尔准则、Lade准则和 Drucker- Prager准则及其修正形式 ,以及每个准则的应用特点 .采用常规三轴压缩 Drucker- Prager破坏准则 ,进行了在水平各向同性地层和水平各向异性地层条件下 ,对保持井壁稳定所需的临界钻井液密度和临界钻井液含盐量与井眼方位角和井斜角之间的关系进行了分析和计算 .结果表明 :在水平应力各向同性的应力场 ,钻井液密度相对于井眼方位角显示了明显的对称性 ,但是 ,随着井斜角的增加而增加 ;在水平应力各向异性的应力场 ,钻井液密度相对于井眼方位角等于 90°处具有明显的对称性 ,随着井斜角的增加而增加 ,但井斜角等于60°～ 1 2 0°范围内例外 ;对于不同的井眼方位角和井斜角 ,为保持井壁稳定 ,钻井液应具有一定高的含盐量 .     

基于惯性传感器数据融合的管线三维可视化研究

受施工技术与管线设计等因素影响,一般管线的三维轨迹通常和设计轨迹有部分误差,而精确了解管线的空间位置又十分重要。本文提出一种基于Arduino平台的六轴陀螺仪姿态解算与融合及管线轨迹可视化算法。首先从六轴陀螺仪收集加速计数据和角速度数据,分别计算出姿态角,并对加速计解算的姿态角进行滑动加权滤波,将滤波后的姿态角与角速度计解算的姿态角经卡尔曼滤波进行融合,得出高精度的翻滚角、偏航角、俯仰角,最后通过融合后的数据求得采样点坐标,绘制出三维轨迹。实验结果证明：该算法不仅能够有效消除陀螺仪传感器的误差,而且测出的三维轨迹曲线与实际管线轨迹基本吻合,有很高的精确度。本文研究的算法有很强的实用性。     

水平井优化设计中油藏地质因素的分析

水平井井身剖面的优化设计不仅应从钻井工艺和力学角度分析，而且也需从油藏地质条件出发进行考虑，本文根据塞平１井的设计施工实际，并结合国内外有关水平井资料综合论述了地质因素诸如油气藏开发地质类型、油层厚度，产层几何形态及储层非均质性等对水平井井眼轨迹优化设计的影响，分析了确定水平井段方位取向、水平段长度、水平段垂深和入靶点位置、初始造斜点位置选择以及井眼直径大小等参数的原则、方法，以达到地质—工程的统一．     

六角形三维编织物结构的Matlab仿真及优化

基于六角形三维编织工艺,通过分析编织过程中携纱器的运动规律,利用Matlab编写算法将其所读取的电机控制矩阵转化为编织纱线的空间轨迹点坐标,利用B-spline曲线对纱线运动轨迹进行拟合,再对纱线截面和花节长度进行优化,得到一种能够很好地反映真实编织样本的结构纱线模型。仿真结果显示,纱线模型中的纱线形态与真实织物中的纱线相似,纱线编织角规律符合实际织物。研究结果为六角形三维编织物的纱线空间结构可视化和单胞体划分提供了理论和技术基础。     

碰撞倾角对碎片云分布影响的数值模拟

研究超高速斜碰撞所形成的二次碎片云的分布特性. 采用SPH与Lagrange耦合的方法计算了靶板上的穿孔尺寸随碰撞倾角的变化,并在此基础上模拟了碰撞倾角对二次碎片云分布的影响. 计算结果与实验拟合结果表明,所采用的耦合方法可以很好地模拟穿孔尺寸和二次碎片云分布;当碰撞倾角增大到60°时,法线碎片云的质心轨迹与直线碎片云的质心轨迹明显分离,并且反跳碎片云中弹丸材料的粒子数目将显著增加.     

斜井压裂大型真三轴模拟试验研究

通过大型真三轴模拟试验,研究了井斜角,井眼方位角、射孔方式对斜井压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝延伸规律的影响,得到了不同参数条件下裂缝起裂和延伸的直观认识。探索通过定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,从而降低水力压裂地层的破裂压力,改善裂缝形态,提高压裂成功率,为优化斜井地层射孔方案及水力压裂设计提供依据。实验结果对于提高斜井水力压裂技术水平,改善压裂增产效果具有重要作用。     

非均质储层三维水平井轨道设计研究与应用

为解决常规定向装备三维水平井施工难题，降低成本，对三维水平井道设计与应用进行了研究。通过分析三维轨道设计模型，对比其优势与不足，优选恒工具面角模型，针对"直-增-扭-稳-增-平"六段制典型轨道，从其基本公式和A靶点约束方程出发，建立了初始方位角模型，根据初始方位角得到造斜率和工具面角，进而计算出其他全部轨道参数，从而完成三维水平井轨道设计。在JH17P36井中应用该方法，采用常规装备施工，矢量中靶，实钻轨迹与设计符合率高，各技术指标优秀。钻井实例表明，计算模型和设计方法是正确、合理和可行的，同时也验证了恒工具面角模型的优越性。