大型丛式井组井口分配模型及其自适应遗传算法

为了提高大型丛式井组防碰设计质量和效率,以井口至待钻井靶点的水平位移为目标函数,以靶点水平位移之和最小为优化指标建立大型丛式井组井口分配问题的数学规划模型,给出改进的自适应遗传算法求解方法和步骤,包括适应度函数构造方法、编码和解码方法、自适应进化策略等。结果表明:该模型能够较好地满足大型丛式井组井口分配原则,有利于丛式井组防碰设计、施工和井口的利用;建立的改进自适应遗传算法能够克服过早收敛问题,具有较高的搜索精度和效率。     

井眼防碰实时监测技术在渤海某井组的应用

渤海油田某井组是海上丛式井组中井数最多、密集程度最高的井组之一。为了防止井眼碰撞、窜槽,针对井间距小、井网密集、井斜大、周围老井井眼轨迹参数不准、井眼净化难度大等问题,此井组采用了表层防碰实时监测技术。结果表明:在三口井的危险井段实施了防碰实时监测,在隔水管打偏的A-14井预警一次,经过WMD测斜数据和COMPASS扫描计算出的中心距与传感器采集的振动信号特征存在明显的对应关系,验证了预警的准确性,并说明该方法可有效降低井眼碰撞风险。     

井眼防碰监测技术在南海油田W9H的应用

目前,海上石油资源的勘探开发已进入一个新的阶段,丛式井、大位移井及水平井的应用正变得越来越普遍,特别是加密调整技术的应用,增大了井眼交碰风险,对钻井和油田正常生产构成了潜在威胁。利用定向井防碰地面监测系统在南海油田某区块的W9H实施钻井防碰监测,取得了良好效果。本文对该井防碰监测过程中不同工况条件下的信号特征进行识别、归纳,为定向井防碰地面监测系统和防碰工艺技术的不断完善提供技术与实践支撑。     

涡轮钻井技术发展现状

本文概括了涡轮钻具和涡轮钻井技术的当代成就和发展前景。石油与天然气钻井正由陆地浅层向深层位及近海区发展,定向井、丛式井钻井日益普遍。在开发应用新技术方面,耐高转速、长寿命的PDC钻头和传递高质量信息的随钻随测技术日益普及。所有这些都为发展高速大功率井下动力涡轮钻井和连续控制井眼轨迹定向钻井技术提供了必要性和可能性。目前,涡轮/PDC钻井经济效益显著。“可控直井涡轮钻具井下控制造斜”为连续控制井眼轨迹定向钻井提供了理想的方法,不仅大大增加了定向钻井速度,降低了每米钻井成本,而且为优化钻井和实现钻井作业自动化创造了良好的条件。     

三维悬链线大位移井的井眼曲率公式

使用微分几何学的标准方法推导了三堆悬链线钻井轨道上任意点的井眼曲率的计算公式。与行业标准中推荐使用的井段平均井眼曲率计算公式相比。本文公式在描述井眼曲率的变化情况时曼特埔．     

丛式钻井防碰预警系统测量模型的建立

为防止丛式钻井碰撞事故的发生,设计了丛式钻井防碰预警系统。系统的测量模型是根据弹性波的球面扩散和衰减吸收理论进行研究,通过实时检测成井中振动信号的方法进行数据处理,从而分析判断故障发生的可能性并及时预警。结果表明,建立的测量模型应用于丛式钻井防碰预警系统,很好地解决了丛式钻井中的安全生产问题,提高了钻井效率。     

丛式井侧钻绕障水平井优化设计方法

针对丛式井侧钻水平井设计过程中需要避开已钻障碍井的问题,分别根据障碍井段为直井段和定向井段,将障碍物抽象为圆柱和圆环模型,运用矢量代数给出了障碍物轴线方程,并根据侧钻点方向线、靶点方向线与障碍物是否相交,确定绕障井的剖面类型。以绕障轨道总长度最短为优化目标,以绕障轨道距障碍物的最近距离、最大井斜变化率、最大方位变化率以及最大井眼曲率为约束条件,建立了丛式井侧钻绕障水平井轨道最优化设计模型。根据不同的绕障类型进行了实例计算,结果表明所提出的最优化模型能够得到井眼轨道总长度最短的轨道,并满足安全绕障距离及井斜变化率、方位变化率、井眼曲率的要求。该方法避免了复杂的试算和校核,并且适用于其他类型绕障井的轨道设计。     

尼日尔沙漠油田小规模“工厂化”钻井工艺优化

为解决尼日尔Agadem复杂地貌沙漠油田因钻机搬迁及材料运输困难、地层复杂，导致钻井效率低，钻井成本高的问题，保障油田效益开发。基于复杂沙漠地貌及条带状油藏分布特点，提出了应用小规模"工厂化"（3~5口井）钻井工艺，通过地质工程经济一体化优化丛式井规模、井场位置、井口布置、井眼轨迹及井身结构设计，优化钻井液体系及重复利用，优化PDC+螺杆一趟钻及固井质量保障技术，钻机设备改造及优化平移工序，提高工厂化钻井效率及固井质量。实际应用表明，优化形成的小规模"工厂化"钻井模式及配套技术，可有效提高复杂断块沙漠油田钻井效率，大幅降低钻井成本。     

斜井井眼净化模型及其应用研究

井眼净化始终是斜井钻井中的关键问题之一.为了使现场的工程技术人员较准确地确定井眼清洗水力参数和施工参数,达到指导实际工程的目的,从实用的思想出发,以井斜角不同岩屑的运移机理和井眼清洗要求不同为依据,将整个井眼按井斜角的不同划分为多个井段,分段建立了能进行工程实际计算的井眼净化模型,并开发了相应的应用软件.该软件能依据给定的井眼条件和施工参数,预测是否能满足井眼净化要求;或从满足井眼净化的需求出发,给出合理的施工参数.     

防碰绕障在西江24-3油田的应用

在大平台密集型丛式井作业中,槽口与槽口之间的距离很近,如西江24-3平台槽口与加密槽口之间的距离为2.38米＊1.02米。如果不考虑井眼碰撞的问题,或者防碰作业措施不恰当,会给现场定向井施工和作业带来很大的困难,甚至出现与邻井碰撞,钻穿套管的严重后果,同时也必然会延长钻井周期,增加钻井费用和作业成本。本文从西江24-3平台防碰绕障的作业难度出发,结合实际作业经验,总结了一套确实可行的轨迹控制经验,为南海其它平台浅层造斜与绕障作业有着重要的借鉴意义。     

莱87 区块钻井液技术研究及应用

莱87区块位于济阳坳陷东营凹陷青南洼陷中部断裂带上,该区块原来采用聚合物钻井液施工,不能很好满足钻井施工的要求,经常出现流变性难控制,起下钻阻卡及井壁垮塌的复杂情况。通过优选处理剂,优化钻井液,研发了强抑制防塌钻井液。该钻井液在5口井进行了现场应用,施工中井壁稳定,无复杂事故出现,机械钻速明显提高,满足了该断块钻井工程的要求,加快了勘探开发进程。     

一种新的气井井身结构在苏里格气田的应用

长庆苏里格气田的成功开发历经了井身结构优化、特殊工艺井技术试验和以PDC钻头复合钻井技术为核心的快速钻井3个重要阶段.随着钻井工艺技术的不断进步,平均井深3 441 m的直井钻井周期由原来的平均36 d缩短至目前13 d左右,丛式定向井平均钻井周期逐步降至目前的20 d以内.钻井速度的提高空间逐步减小,而降低材料成本的技术再次引起人们的关注,为了应对国际金融危机带来的负面影响,进一步降低钻井成本,首次在苏里格气田采用Φ88.9 mm无油管完井技术试验了两口井,这种新的气井井身结构可以节约生产套管费用,降低钻完井成本.     

梨树断陷页岩气水平井钻井关键技术

为解决部署在梨树断陷的首口页岩气水平井梨页1HF井存在的井壁失稳风险高、机械钻速低、固井施工难度大、井眼轨迹控制难度大等技术难题。在梨页1HF井施工过程中,通过综合应用油基钻井液、旋转导向地质导向、双凝双密度水泥浆等技术,并进行了钻头优选和钻具组合优化。施工结果表明井眼稳定,井眼轨迹平滑,水平段共完成进尺1 020 m,储层钻遇率92.7%,固井质量优秀。该井实现了安全、高效钻进,实际钻井周期22.56 d,较设计钻井周期缩短了14.94 d,平均机械钻速7.98 m/h,较设计提高了82.19%。该井良好的施工效果,可见对后续梨树断陷页岩气水平井施工具有积极的指导和借鉴作用。     

气体钻水平井井筒两层流动机理研究

目前关于气体钻水平井的理论研究大都集中在最小注气量的选择上;而对气体钻水平井水平段井筒内的多相流动的机理缺乏深入的理论研究。在研究水平井段多相流动机理的基础上,应用气固两相流动力学理论,结合扩散理论,建立了适合气体钻水平井水平井段两层流动的理论模型,即上层悬浮层、下层为滑动床流动。根据现场某井数据进行了实例计算结果表明:气体钻水平井井筒携岩的最优速度应大于岩屑的沉降速度;岩屑稳定输送的条件为水平井井筒环空内为分层稳定流动;沿程阻力在低速主要来自于底层滑动床中岩屑颗粒与井壁之间的摩擦阻力,高速区来自于悬浮层内岩屑与井壁之间的摩擦阻力。最后结合计算结果,对比前人在水平气固流动中的实验结果,对气体钻水平井的最优注气量、井筒压降计算等给出了合理的建议。     

钻井平台位置优选方法研究

钻井平台位置优选问题不仅影响钻井平台及相关设施的建设费用,也影响钻井总成本,是海洋石油开发初期的重要决策项目之一。考虑待钻井的靶点分布情况,以靶点水平位移平方和最小为优选指标,建立了钻井平台位置优选数学规划模型,采用k-means动态聚类分析方法求解该问题。实例分析表明,所提出的钻井平台位置优选方法是可行的。     

页岩气水平井井壁稳定影响因素与技术对策

国内绝大多数页岩气水平井在页岩层段钻井过程都发生过坍塌,严重影响了钻井周期及后续压裂施工。由于页岩气井水平段一般较长,普遍在1000m以上,而且页岩地层层理发育,产状多变,岩石性质硬脆,水敏性矿物含量高,很容易发生井漏坍塌等问题。本文通过分析认为影响页岩气水平井井壁失稳的因素主要包括页岩的综合特性,地质力学因素,钻井液的综合性质及其他工程因素。解决页岩气水平井井壁失稳的首要途径是认识层理页岩的特殊力学特性,重点研究不同钻井液体系对其力学特性的影响程度及影响规律（也是钻井液优选的重要依据之一）;再次需要对地应力场进行综合研究;最后通过采用合理的井壁稳定力学模型获得控制井壁失稳的钻井液密度范围,配合使用快速高效钻具,才能最大程度确保井壁稳定。     

基于改进粒子群算法的海洋钻机系统布局优化

为提高海洋钻机的工作效率和平台的空间利用率,应用改进的粒子群算法对海洋钻机系统进行布局优化研究。针对多目标、多约束的钻机系统布局优化问题,建立钻机系统布局优化数学模型,应用多目标粒子群算法直接求解,得出相应的最优解集。利用线性加权法将多目标转变为单目标进行求解分析,针对单目标粒子群算法的缺点,基于约束条件、惯性权重以及遗传算法的选择和杂交对粒子群算法进行改进,完成不同改进算法的测试实验。结果表明,在应用粒子群算法求解布局问题时将约束条件作为目标函数、单独引入遗传算法的杂交思想求解速度和精度更好。提出的基于杂交的动态惯性权重粒子群算法的布局优化问题求解性能更优,得到的优化方案符合海洋钻井作业要求且占用甲板面积较小。     

采用多目标粒子群-遗传算法的井筒钻孔机械臂臂长设计

为了解决井筒工程人工钻爆法施工突出问题，采用4自由度机械臂替代人工完成井底炮孔钻掘.首先，在无初始臂长参数下，通过算法获得一组结构参数小，在有限封闭作业空间内末端执行器可达位置范围大的臂长参数.然后，借助MDH(modified Denavit-Hartenberg)坐标运动学参数化正向建模，以末端位置包络线为约束逆向筛选，以臂长参数、可达度为目标，采用多目标粒子群-遗传算法(MOPSO-GA)进行参数寻优，得到若干组Pareto最优解集，并根据适应度选择最优参数结果.最后，对最优参数蒙特卡洛法和运动学进行仿真验证.结果表明：末端点云布于井底，包覆井筒钻孔工作区域，各臂运动学参数相对平稳，能够完成目标任务.     

定向井压裂射孔方位优化及应用研究

低渗储层采用定向井水力压裂是油气田增储上产和降本增效的重要措施和手段。射孔是压裂前打开储层的首要工序，射孔质量好坏直接影响定向井产能的发挥程度。为了降低储层起裂压力、减少砂堵风险，需要进行定向井压裂射孔方位优化。考虑原地应力、套管水泥环诱导应力、射孔孔眼诱导应力、井筒注液诱导应力和流体渗流诱导应力综合叠加，基于张性破坏准则，建立了基于最低裂缝起裂压力（FIP）的定向井压裂射孔方位优化模型；并进一步通过室内物理模拟，验证了模型的可靠性与合理性。模拟结果表明，FIP在360°射孔方位内周期性变化，存在两个最小和最大FIP点，并且随着井筒方位角的增加而增加，最小FIP逐渐增加，最大FIP逐渐减小；不同井斜角和方位角的最小FIP对应的射孔方向相差较大，斜井的最佳射孔方向应同时考虑井斜角和方位角的综合影响；水平主应力差和施工排量等因素对确定最佳射孔方位影响不大；并且在SXM气田X井进行了现场应用，优化的最佳射孔方向角为20°和205°，其对应的最小起裂压力为45.5 MPa。从而降低施工难度，为低渗储层射孔方位优化技术提供借鉴。