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.     

对接连通井及定向钻井轨迹设计

矿产勘探开发及煤层气开发上,定向井及对接连通井正发挥越来越大的作用.定向钻井的轨迹设计计算方法有正切法、平均角法、平衡正切法、圆柱螺旋法（曲率半径法）、校正平均角法和弦步法,工程中以曲率半径法应用较多,但由于轨迹计算中存在拐点且复杂, 在误差不大的情况下,对接连通井完全可采用平均角法.但不管哪种计算方法,过去均以中央子午线作为纵轴,难以从中间计算结果判断实钻轨迹与设计轨迹偏差.本文主要介绍定向对接连通井轨迹设计参考方位建立及对应轨迹设计方法,非常适用定向井及对接井设计及工程应用.     

定向井井眼轨迹的样条插值计算

将样条插值方法应用于定向井井眼轨迹的计算,推导出了建立井眼轨迹插值函数的速推公式,为定向井井眼轨迹的计算提供了一个新的方法。利用插值函数可以计算井眼轴线上任一点的坐标、一阶及二阶导数,对井眼轨迹曲线给出一个完整的数学描述。     

二维定向井轨道优化设计及实例研究

通过对二维定向井轨迹影响因素(井轨迹曲线参数)的分析,建立了考虑下部钻具组合特性、轨迹曲线参数、地质要求等因素,以最短井轨迹曲线长为目标的二维井轨道非线性规划模型.根据目标函数及可行域的性质,采用均匀设计法选择初始点,构建了模型求解算法.根据算法研制的软件对二维定向井的十余种常见剖面类型均能很快给出最优设计,提高了剖面设计的灵活性及计算速度和精度,较大程度地满足了工程上的需要.     

二维定向井轨道优化设计及实例研究

通过对二维定向井轨迹影响因素(井轨迹曲线参数)的分析,建立了考虑下部钻具组合特性、轨迹曲线参数、地质要求等因素,以最短井轨迹曲线长为目标的二维井轨道非线性规划模型．根据目标函数及可行域的性质,采用均匀设计法选择初始点,构建了模型求解算法．根据算法研制的软件对二维定向井的十余种常见剖面类型均能很快给出最优设计,提高了剖面设计的灵活性及计算速度和精度,较大程度地满足了工程上的需要．     

定向井抽油杆柱纵横振动模型及其诊断

提出了用于分析定向斜半抽油杆系统工况的新的三维模型，建立了有杆泵系统动力模型的基本方程和数值求解方法，应用微分几何和变分原理，将杆柱的动力方程表示成一组耦合的偏微分方程及相应的边界条件，由此建立的计算程序可以完成对定向井井下工况诊断和地面工况的预测，实例计算结果与现场实侧结果能较好吻合，并通过实例计算讨论了用直井模型分析定向井所带来的较大误差。     

高超声速无动力滑翔三维轨迹规划方法

轨迹规划是进行高超声速滑翔飞行器任务设计以及提高制导方法适应性的有效途径. 定义了目标平面坐标系,并将该坐标系作为参考坐标系推导了归一化能态方程. 该方程具有定积分区间的优点,并可用状态直接表征横程和纵程. 基于该方程提出了纵向轨迹规划方法和侧向轨迹规划方法,并考虑轨迹横向曲率,提出了结合纵向轨迹规划方法和侧向轨迹规划方法的三维轨迹规划方法. 仿真计算结果表明该方法可快速、精确地完成高超声速滑翔飞行器的滑翔轨迹规划.      

稠油定向井加重杆及扶正器优化设计

定向井由于受到井身轨迹的影响,在实施有杆泵抽油时,会发生严重的偏磨现象,合理的加重杆及扶正器设计,成为定向井防偏磨重要的手段;基于对定向井抽油杆微元段受力分析、泵端受力分析。编制了定向井加重杆-扶正器间距设计程序,对现场定向井进行了加重杆扶正器设计演算,能够确定最优加重杆长度,实现扶正器间距设计,输出抽油杆轴向力及侧向力的分布结果,确定定向井偏磨多发的部位,表明该方法合理可靠,有现场应用价值。     

高163X2井轨迹控制

高163X2井是冀东油田在高尚堡地区布置的一口三维多靶点定向井,目的是评价高63区块局部小高点Nm、Ng油层分布与发育情况,落实储量规模,评价油藏产能。该井设计井深2621米,水平位移562米。连续的井斜、方位变化,复杂的井眼轨迹给钻井工程带来许多困难和风险。该文首先阐述了该区地质情况,分析了设计轨道数据以及存在的主要技术难点,重点阐述了各段的井眼轨迹控制技术,在优化钻井参数,合理控制井身轨迹的基础上,使各靶点成功入靶,为今后同类定向井施工提供了宝贵经验。     

井眼轨迹圆柱螺线插值模型分析与优化

井眼轨迹的插值计算在定向井轨迹监控、防碰扫描、钻柱磨阻扭矩分析和三维井眼轨迹图形实时显示等许多问题中都有很重要的应用。根据现场需要,以经典圆柱螺线模型为基础,从空间解析几何学有关公式出发,推导出在圆柱螺线测斜条件下的插值解析计算公式。建立了圆柱螺线插值计算模型;并编制成相应软件。通过与现场实际数据、国外经典软件Com-pass对比分析,得出软件的方位角计算方法比Compass的方位角计算方法更符合实际,提高了计算精度,进而减少了其它变量的计算误差。     

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.     

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．     

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。     

抽油杆与油管防偏磨优化研究

本文通过对抽油杆与油管系统的磨损机理进行了分析,建立了井眼轨迹模型和扶正器布置模型,并利用Visual Basic6.0语言开发了抽油杆管防偏磨优化处理软件。利用该软件结合井况参数,对辽河油田公司A定向井进行计算,模拟计算出该定向井的井眼轨迹,优化配置了扶正器的配置数量和间距,有效的达到了防偏磨的目的。     

有限元法在钻柱力学中的应用

下部钻具组合的受力分析是水平井井眼轨迹控制技术的基础。有限元法是下部钻具组合受力分析高效的数值计算方法。本文全面系统地论述了有限元法在钻柱力学中的应用，建立了井下钻柱的有限元基本方程，研究了下部钻具组合的三维静力分析，非线性大变形分析，三维稳态动力分析，三维动力分析，全井钻柱摩阻力分析，钻柱与地层整体三维静力分析，并将有限元法计算的井眼轨迹与实测结果进行对比，两者取得良好的吻合。     

旋转自洁式空气滤清器内部气固两相流场的计算与分析

应用数值计算和性能试验的方法研究旋转自洁式空气滤清器的气固两相流场及滤清性能，采用SIMPLEC方法计算了滤清器叶轮流道中的气相三维紊流流场．采用Lagrange分析方法推导了颗粒的运动控制方程，在计算气相三维流场的基础上，计算了固体颗粒的运动轨迹，预测不同条件下的滤清效率，实验测试了不同几何参数滤清器的滤清效率，分析了不同结构参数对滤清效率的影响．计算与测试结果吻合良好。     

定向井的地质录井服务技术探讨

针对目前定向井给地质录井带来的挑战,就如何提高定向井,尤其是大位移定向井的录井质量,如何驾驭钻头沿最佳轨迹路线行驶,如何提高定向井的地质录井服务工作进行了探讨。     

三维多目标井靶区轨道参数计算

根据定向钻井工艺技术的特点,确定了一种空间斜面圆弧模型进行三维井眼轨道设计,运用空间几何推导了靶区井眼轨道参数计算的具体表达式.计算公式简单准确,避免了求解复杂的非线性方程组,为定向井轨道设计软件的开发提供了准确的理论依据.     

助推-滑翔无动力跳跃飞行器轨迹预测

针对助推-滑翔无动力跳跃飞行器再入拉起后升阻比大小较为稳定的特点,设计了基于稳定升阻比的轨迹预测算法。首先对目标的弹道特性进行了分析,鉴于其再入后特有的跳跃拉升现象,将再入拉起时刻确定为轨迹预测算法的起始时刻;其次,根据防御方已知信息和未知信息对飞行器跳跃段运动方程进行了转化,给出了转化后运动方程中未知参量的计算方法,并设计了基于转化后运动方程的轨迹预测流程及算法;最后对算法进行了仿真验证,仿真结果表明所设计预测算法对助推-滑翔无动力跳跃飞行器再入拉起后的轨迹具有较好的预测能力。     

基于Babylon.js的n阶Bézier曲线轨迹设计

【目的】为在Babylon.js环境下实现三维物体任意运动轨迹的生成,给出一种三维物体n阶Bézier曲线运动轨迹的设计方法。【方法】首先根据Bézier曲线的原理设计一种循环递归的插值计算方法,对任意中间控制点数的Bézier曲线路径都可快速绘制;然后对比二阶、三阶及六阶Bézier函数的实际绘制效果;最后在Babylon.js的官方训练场中对物体其他阶次Bézier曲线轨迹进行绘制和运动仿真,并对轨迹形状进行可视化交互设计与调整。【结果】试验中本文方法与传统方法的曲线轨迹重合,表明本文算法实现了n阶Bézier曲线轨迹的绘制;小球能绕所设计轨迹运动验证了本文方法在物体轨迹设计上的有效性;轨迹调整前后对比结果验证了本文方法可视化交互设计的可行性。【结论】本文方法能有效快速实现虚拟环境中的三维物体复杂运动路径的设计与生成,从而为采用Bézier曲线来规划网页端三维物体的运动轨迹提供了一种新方法。