一、二维定向井轨道优化设计及实例研究(论文文献综述)
刘毅[1](2020)在《密集井网加密井井眼轨道寻优及防碰风险分析》文中提出人工岛是实现海油陆采的一种高效开发模式,随着油田开发的深入,人工岛可利用空间已经接近饱和,地面可利用空间和井口十分有限,地下已完钻密集井段也成为后续加密井的障碍。为了满足生产需求必须在密集井网上进行加密井轨道设计,在进行密集井网加密井设计时不仅要满足井眼中靶,还需要避免非预期井眼交碰。本文从井眼轨道寻优模型建立、密集井网井眼轨道优化设计理论、轨道求解智能算法、密集井网加密井防碰风险评估模型和系统软件开发等方面展开研究。首先,调研几种常用井眼轨道设计方法的基本原理以及测斜计算方法,对比分析各种方法的应用范围,选取应用范围最广的斜面圆弧设计方法为建模理论基础,以井眼中靶为目标函数,以工程限制为约束条件,建立了常用的井眼轨道优化设计非线性约束模型,运用三维网格划分和蚁群算法,完成密集井网条件下的井眼轨道智能寻优设计。其次,改进了 Brooks的交碰概率计算模型,提出了密集丛式井网井眼交碰风险计算新方法。该方法以基准井井眼中心轴线为圆心、基准井与比较井间名义间距为半径作圆,通过基准井、比较井井径之和与此圆周长的比值计算偏移概率,采用井眼测点位置坐标的正态分布概率密度函数沿井深方向的定积分计算交碰概率,基准井与比较井的实际交碰概率为偏移概率与交碰概率的乘积,通过基准井与各比较井实际交碰概率求和确定综合交碰风险,并将综合交碰风险按照企业标准划分为3个风险等级,得到了考虑多井关系的以综合交碰风险为评价指标的交碰风险评价方法。最后,采用面向对象的C#编程语言,开发了密集井网加密井井眼轨道优化设计软件系统,在输入工程约束条件的前提下,设计出既满足工程条件约束又符合密集井网防碰安全要求的最优轨迹。本文工作为实现以计算机为辅助进行轨道优化设计提供了思路,对提高油田现场设计施工效率具有重要意义。
孟庆禹[2](2020)在《尼日尔Dibeilla区块水平井井眼轨道优化研究》文中研究说明非洲一直是我国发展海外油气战略的重点地区,其中尼日尔项目是我国目前在西非重要的勘探开发合作项目之一。根据工程方案部署,现需在尼日尔Dibeilla N-1区块进行水平井设计。由于之前尼日尔没有钻过水平井,导致没有相关水平的资料可借鉴,进而增加了钻井设计难度,并且尼日尔地理条件、工程条件相对恶劣。因此为保证在钻井中过程中成本控制及风险问题,本文拟建立一种井眼轨道优化模型,来完成井眼轨道的优化设计。首先,本文根据Dibeilla N-1区块已钻井的资料分析了该区块地质因素,工程因素。其次基于二维、三维井眼轨道基本模型,推导出了以造斜点深度、造斜率及井斜角等参数为约束条件,以井眼轨道长度最短为优化目标的水平井轨道优化设计模型。最后对Dibeilla N-1区块待钻井进行常规水平井轨道设计,并利用Matlab软件中的fmincon函数对设计得到的优化模型进行求解,优化后得到的计算结果,与常规水平井轨道设计结果进行比对,比较后得到更短的井深及较小的轨道参数。从而验证了优化模型的合理性、可行性,进而为该地区水平井钻井提供了一定的技术支持。
王恒[3](2019)在《静态推靠式旋转导向BHA力学特性及钻进趋势研究》文中研究说明旋转导向钻井技术是当前钻井工程技术领域的一项前沿科技。目前国内自主研制的旋转导向系统普遍存在造斜率偏低的问题,制约了旋转导向系统的商业化应用;此外在应用旋转导向系统进行井眼轨迹调控过程中,由于对底部钻具组合(Bottom Hole Assembly,BHA)的钻进趋势认识不够准确以及缺少选择井眼轨迹调控参数的理论指导,井眼轨迹调控指令在制定时主要依靠现场状态进行确定,具有一定的经验性与局限性。为了提高旋转导向系统的造斜能力,以及为使用旋转导向工具进行井眼轨迹调控指令的制定提供理论依据,有必要对旋转导向底部钻具组合(Rotary Steerable Bottom Hole Assembly,RSBHA)的力学特性及钻进趋势开展分析研究。力学特性分析是钻具组合钻进趋势预测以及进行井眼轨迹调控的基础,对于指导旋转导向系统研制与应用具有重要意义。本文针对静态推靠式旋转导向系统,建立了RSBHA造斜率预测方法,分析了不同参数对造斜率的影响规律;以提高造斜率为目标,对旋转导向系统的结构进行了优化。同时对RSBHA动力学特性开展了分析研究,从提高旋转导向工具运动稳定性的角度出发对参数进行了优选,为选择导向参数制定井眼轨迹调控指令提供了理论依据。本文首先在平衡曲率法的基础上进一步考虑钻头转角以及钻头各向异性的影响,建立了钻进趋势预测模型;利用钻进趋势预测模型给出了预测造斜率的基本思路。分析了翼肋与井壁间的相互作用,考虑翼肋与井壁间的切向摩擦阻力,建立出翼肋实际导向合力的计算模型;对导向翼肋、柔性短节等结构进行等效及简化处理,建立了RSBHA纵横弯曲梁力学模型。通过结合RSBHA钻进趋势预测模型以及力学分析模型,构建了静态推靠式旋转导向系统的造斜率预测方法。通过与现场试验数据对比分析,证明了该预测方法的合理性与可靠性。在RSBHA造斜率预测方法的基础上,分别对旋转导向钻具结构及钻具组合参数、钻进操作参数、井眼几何参数、钻头各向异性指数对造斜率的影响规律进行了分析,发现影响静态推靠式旋转导向系统造斜率的主要结构因素为推靠翼肋的安放位置、柔性短节的长度和抗弯刚度及下稳定器的外径尺寸,主要调控敏感性因素为翼肋导向力、钻压和钻头各向异性指数。在钻具结构及组合参数对造斜率影响规律的基础上,以提高造斜率为目标,对静态推靠式旋转导向钻具结构及钻具组合进行了优化,大幅提高了RSBHA的造斜能力。针对旋转导向钻进过程中钻柱旋转钻进的特点,采用有限单元法建立了静态推靠式RSBHA动力学有限元分析模型;考虑井眼弯曲状况,将钻柱所受初应力进行了等效分析;通过建立钻柱与井壁的相互作用模型,描述了井壁对钻柱运动约束作用。利用Newmark方法对建立的动力学有限元模型进行求解。通过底部钻具组合动力学模拟实验装置和现场试验数据分别从底部钻具组合横向运动状态以及钻头扭转振动、井口扭矩方面对建立的动力学有限元模型进行了验证,证明了模型的可行性及准确可靠性,为静态推靠式RSBHA动力学特性分析提供了理论基础。利用RSBHA动力学有限元分析模型,分析了不同的钻进操作参数(转速、钻压、翼肋导向力、工具面角)、井眼参数(井斜角、井眼曲率、井壁摩擦系数)及钻具组合结构参数(质量偏心距、两稳定器间距、单稳定器结构)对RSBHA横向运动状态和钻头扭转振动特性的影响规律。从提高RSBHA运动稳定性的角度出发,对各参数的取值进行了推荐。建立了综合考虑RSBHA造斜特性和运动稳定性的静态推靠式旋转导向井眼轨迹调控方法:在给定井眼轨迹控制要求后,通过RSBHA动力学分析模型对钻进操作参数中的转速、钻压进行优选以保证工具运动稳定性,进而根据建立的造斜率预测方法对翼肋导向合力进行选择确定,为静态推靠式旋转导向井眼轨迹调控指令的制定提供了理论依据。
王志月[4](2018)在《页岩气丛式水平井井眼轨道优化设计理论和方法研究》文中研究说明丛式水平井具有水平井和丛式井的双重特征,是高效开发页岩气田的先进井型。丛式水平井井眼轨道优化设计,是页岩气工程中不可或缺的主要技术内容之一,仍有必要进行深入研究。丛式水平井的单井井型多为三维水平井,属于复杂结构井的范畴,三维待钻轨道设计是复杂结构井轨道设计中的一项重要内容。在进行连通井待钻轨道设计时,根据是否限定连通点的井眼方向,分别对连通过程中的“单向待钻轨道设计”和“双向待钻轨道设计”进行了研究。运用矢量代数法和最小曲率法,建立了不同已知参数组合下的连通井三维待钻轨道设计计算方程;拓展了靶区几何形状,建立了定向井着陆到复杂构造的轨道设计计算方程;结合工具面角的矢量表达式推导出了定向井到邻井以及着陆面最近距离的计算公式。在连通井双向待钻轨道设计方程组求解中,应用拟解析解理论,避免了求解复杂的非线性方程组,使计算更加高效。针对不同的纠偏目标段建立了纠偏轨道设计方程组,以轨道总长度、轨迹符合率和轨道复杂度作为优化目标函数建立了纠偏轨道多目标优化模型。算例分析表明选用最大井眼曲率进行设计时,轨道总长度最短且轨迹符合率最高,而设计水平位移最大时纠偏轨道的复杂度最小。针对丛式井侧钻绕障水平井轨道设计,综合考虑了轨道长度、轨道复杂度和中靶精度作为优化目标函数并将邻井防碰作为约束条件,根据不同的绕障类型建立了侧钻绕障轨道最优化设计模型。在现有的平台位置优化模型的基础上,考虑了“井工厂”模式下的钻井学习效应,建立了“井工厂”模式下丛式水平井平台位置最优化模型。工程实例分析表明,考虑钻井学习效应的平台位置优化模型,可望增加每个平台的钻井数量,从而减少平台的个数,更有利于应用“井工厂”作业模式以降低工程费用。在地面条件受限的情况下,在同一平台同时部署鱼钩型水平井和大位移水平井,可以进一步提高“井工厂”作业效率,有效降低总建井费用。
李鑫[5](2018)在《大位移水平井裸眼延伸极限预测和控制技术基础研究》文中研究指明水平井或大位移水平井的定向钻井技术,是当今油气工程领域的前沿技术之一,其大位移钻井裸眼延伸极限的定量预测和优化控制在国内外备受关注。所谓大位移水平井裸眼延伸极限,是指在所有钻井作业过程中保持裸眼稳定性的前提下可安全钻达的最大井深。基于井底压力的动态平衡原则,通过分析全井段水力参数特性及裸眼井段的稳定性等主客观约束条件,建立了一套大位移水平井裸眼延伸极限预测和控制的理论模型,可为大位移钻井作业风险控制和优化设计提供科学依据。引入环空压耗梯度以代替原预测模型中的单位长度环空压耗当量密度,重点研究大位移水平井裸眼延伸极限的主客观约束条件,建立了环空单相流和两相流、多工况和基于漏失压力的裸眼延伸极限预测模型,提高了模型的预测精度。基于上述基本预测模型,考虑页岩地层水化应力和海洋大位移钻井中双梯度钻井模式的影响,依次建立了页岩气水平井和海洋大位移水平井的裸眼延伸极限预测模型,扩展了预测模型的应用范围。对大位移水平井裸眼延伸极限预测模型的参数进行分析研究。基于上述裸眼延伸极限预测模型,进一步考虑地面机泵条件和井眼清洁等因素的影响,分别对钻井液安全密度窗口和安全排量窗口进行了修正,并给出了水平段最大机械钻速的约束条件和计算模型。以提高大位移水平井裸眼延伸极限为目标,提出了针对裸眼延伸极限主客观约束条件的优化设计原则和控制方法,主要包括最优钻井液密度和最优钻井液排量的确定,以及基于页岩气水平井“有效延伸极限”的井眼轨道优化设计等。基于大位移水平井裸眼延伸极限预测模型,对中石化涪陵页岩气焦页2-5HF井和萨哈林大位移井Z-42井进行了实例分析。
王志月,高德利,秦星[6](2017)在《丛式井侧钻绕障水平井优化设计方法》文中研究说明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。
白继鹏[7](2017)在《基于工厂化作业三维井眼轨迹优化设计建模及应用研究》文中研究表明随着钻井工厂化作业的日益兴起,采用工厂化作业模式开发油气藏已成为石油工程师的共识。井眼轨道优化设计和平台整体优化设计是工厂化作业钻井技术的关键问题。本文从三维轨道优化设计、钻井平台位置优选、平台井优化设计及井组防碰扫描和绕障设计等方面展开了研究。首先,在总结前人经验的基础上,基于最优化理论,以设计井深最短为优化函数,以井斜角、方位角、关键点处垂深为设计变量,以造斜点垂深、工具造斜率、地层条件以及边界条件等为约束条件,建立了三维井眼轨道最优化模型。利用SQP算法对所建模型进行求解,并进行实例验证设计模型的合理性。其次,分别以水平位移最小和钻井井深最短为优化指标,建立了工厂化作业平台位置优选模型;针对平台井部署要求和难点,给出了平台井部署优化方法及平台内井轨迹优化设计方法;分析研究含误差分析的防碰扫描方法,给出了在设计过程中如何选用防碰扫描方法的原则。最后,应用C#语言编写了井眼轨道优化设计的软件,在输入约束条件的前提下,设计出一条最优的井眼轨迹,并实例验证设计模型的合理性。软件计算准确、迅速,可作为钻井技术人员的辅助工具。
王世栋[8](2017)在《深层页岩气水平井井眼轨迹控制技术与应用》文中进行了进一步梳理目前,我国基本形成了垂深3500m以浅的页岩气水平井钻井配套技术,具备了页岩气开发能力,但是在垂深超过3500m的深层页岩气水平井钻井领域,还存在方位漂移问题严重,井眼轨迹调整频繁等问题,不能满足深部地层页岩气高效开发的需求。对深层页岩气水平井井眼轨迹控制技术进行研究,有利于形成完善的水平井技术,进而加快我国深层页岩气的勘探和开发。为解决深层页岩气水平井井眼轨迹控制的相关问题,本文做了以下工作:对考虑方位漂移的井眼轨迹计算与设计进行了研究。分析了方位漂移的规律,研究了考虑方位漂移的修正法轨道设计和考虑方位漂移的三维井眼轨迹计算方法。编制了考虑方位漂移的水平井井眼轨道设计软件。旋转导向钻井技术是井眼轨迹控制技术的发展方向,本文研究了旋转导向控制力学模型和钻具组合力学模型,对旋转导向钻具进行了BHA导向力分析,为井眼轨道控制提供理论依据。对旋转导向技术在威页1HF井的基本使用情况和应用进行了分析,使用旋转导向工具钻进,通过增加转速,减小钻压,降低机械钻速来提高造斜率。使用旋转导向工具时,也应做好钻头选型,使用的AT505S钻头钻遇硅质含量高的地层磨损严重,应选择侧向切削能力好的钻头在造斜段中使用。
秦垦[9](2016)在《“井工厂”井眼轨道优化设计技术研究》文中研究指明“井工厂”模式在页岩油气、致密油气等非常规油气资源开发中得到了广泛的应用,但目前还没有一套与之匹配的三维井眼轨道设计方法。本文对涪陵地区“井工厂”钻井模式下井眼轨道设计模型进行了分析,对摩阻和扭矩值随各参数的变化规律进行了计算与对比,并以摩阻和扭矩为判断标准,对“井工厂”三维井眼轨道设计的参数组合进行了研究。利用涪陵页岩气田现场某井实测参数,对比计算了现场设计井眼轨道与优化模型得到的井眼轨道在不同工况下起钻摩阻、钻进扭矩损耗值的大小。尤其针对涪陵地区储层不稳定,易导致井塌卡钻发生的特性,考虑了井底发生卡钻时的井口起钻摩阻。本文在优化分析过程中,得出了适用于“井工厂”模式的三维井眼轨道设计模型;得到了适用于涪陵地区井眼轨道设计的最优设计参数组合。实例计算结果表明,利用优化参数组合设计得到的井眼轨道合理,利于“井工厂”模式下优快钻井。
黄文君[10](2016)在《旋转钻井机械延伸极限研究》文中指出旋转钻井是目前油气工业中最主要的钻井方式,其机械延伸极限的合理预测与控制备受关注。所谓“旋转钻井机械延伸极限”,是指针对特定的旋转钻井系统和井眼约束条件,在钻井系统机械性能上可以安全钻达的最大井深。通过深入分析旋转钻井系统的机械特性,探讨了井下管柱局部与整体力学行为,以及影响机械延伸极限的诸多因素,建立了一套旋转钻井机械延伸极限预测与控制的理论模型,可为旋转钻井优化设计与风险作业控制提供科学依据。以井下局部管柱作为研究对象,在两端轴向力和扭矩的作用下,并考虑边界条件及井筒径向约束的影响,综合采用梁柱方程、屈曲微分方程及能量法,深入探讨了任意三维井眼约束管柱的屈曲及后屈曲力学行为、边界条件分类新标准及其对管柱屈曲行为的影响,井下管柱接触-屈曲状态的相图及接头效应。为了克服井下管柱整体受力模型中部分假设条件的限制,通过引入局部力学模型的结果,建立了修正后的井下管柱整体受力模型。针对常规的二维井眼和任意三维井眼,分别给出了管柱上提和下入作业中的整体受力模型解析表达式和数值计算方法。基于井下管柱整体受力模型,进一步考虑地面和井下诸多约束因素的影响,并结合各种钻井作业工况,建立了旋转钻井机械延伸极限的定量预测模型,可预测管柱滑动或旋转上提/下放极限和套管磨损极限。针对各种井眼类型绘制了钻井机械延伸极限的预测图版,分析了其影响因素和对应工况,从理论角度解释了全球旋转钻井延伸极限包络线的统计结果。以扩大钻井机械延伸极限为宗旨,提出了相应的钻井优化设计原则和方法,主要包括井眼轨道、井下钻具组合及减阻工具的优化设计准则,可望补充常规钻井工程设计存在的不足。
二、二维定向井轨道优化设计及实例研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、二维定向井轨道优化设计及实例研究(论文提纲范文)
(1)密集井网加密井井眼轨道寻优及防碰风险分析(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究的目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 井眼轨道设计研究现状 |
1.2.2 井眼交碰风险评价研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 创新点 |
第二章 井眼轨道寻优数学模型的建立 |
2.1 常用井眼轨迹拟合方法及适应性分析 |
2.1.1 圆柱螺线法 |
2.1.2 最小曲率法 |
2.1.3 自然参数法 |
2.1.4 恒装置角法 |
2.1.5 常用井眼轨迹拟合方法的适应性分析 |
2.2 一种新的井眼轨道寻优数学模型 |
2.2.1 三段制井眼轨道寻优模型 |
2.2.2 五段制井眼轨道寻优模型 |
2.2.3 七段制井眼轨道寻优模型 |
第三章 基于蚁群算法的密集井网井眼轨道寻优模型的求解 |
3.1 蚁群算法 |
3.1.1 蚁群算法概述 |
3.1.2 蚁群算法原理 |
3.1.3 蚁群算法数学模型 |
3.2 改进的蚁群算法在密集井网工况下的轨道寻优求解流程 |
3.2.1 密集井网加密井井眼轨道寻优的基本思路 |
3.2.2 改进蚁群算法的轨道求解方法 |
3.2.3 基于离散网格的轨道防碰设计 |
第四章 密集井网井眼轨道防碰风险分析及评估模型的建立 |
4.1 井眼轨道误差模型 |
4.1.1 井眼轨道误差来源分析 |
4.1.2 井眼轨道不确定性误差模型 |
4.1.3 井眼误差椭圆计算模型 |
4.2 井眼交碰风险评价方法 |
4.2.1 井眼分离系数法 |
4.2.2 井眼交碰概率法 |
4.2.3 井眼最近距离法 |
4.3 密集井网加密井井眼交碰风险评估模型的建立 |
4.3.1 计算井眼偏移概率 |
4.3.2 计算井眼交碰概率 |
4.3.3 计算井眼综合交碰风险值 |
第五章 密集井网井眼轨道优化设计软件的实现 |
5.1 需求分析 |
5.2 软件功能模块设计 |
5.3 软硬件配置要求及编程语言 |
5.3.1 软件要求 |
5.3.2 硬件要求 |
5.3.3 编程语言选择 |
5.4 软件功能介绍 |
第六章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(2)尼日尔Dibeilla区块水平井井眼轨道优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTARCT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要的研究内容 |
第2章 尼日尔油田概况及设计影响因素 |
2.1 地层情况 |
2.1.1 区块介绍 |
2.1.2 地质分层及岩性 |
2.1.3 地层温度和压力 |
2.1.4 储层物性 |
2.2 已钻井概况 |
2.3 井眼轨道设计影响因素 |
2.4 本章小结 |
第3章 井眼轨道基本计算模型及优化模型建立 |
3.1 井眼轨道基本模型 |
3.1.1 二维井眼轨道基本模型 |
3.1.2 三维井眼轨道基本模型 |
3.2 水平井井眼轨道优化模型建立 |
3.2.1 二维井眼轨道最优化模型建立 |
3.2.2 三维井眼轨道最优化模型建立 |
3.3 本章小结 |
第4章 水平井井眼轨道设计及最优化模型求解 |
4.1 水平井常规井眼轨道设计 |
4.1.1 平台位置优选 |
4.1.2 水平井轨道整体设计 |
4.1.3 各平台水平井轨道设计 |
4.2 水平井优化井眼轨道设计 |
4.2.1 最优化问题概述 |
4.2.2 井眼轨道最优化轨道求解 |
4.2.3 井眼轨道最优化防碰扫描分析 |
4.2.4 井眼轨道控制研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
附录 A |
致谢 |
(3)静态推靠式旋转导向BHA力学特性及钻进趋势研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
论文创新点摘要 |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 旋转导向钻井系统研究现状 |
1.2.2 钻柱力学特性研究现状 |
1.2.3 钻具组合造斜率预测方法研究现状 |
1.3 目前存在的主要问题 |
1.4 本文研究的主要内容 |
第2章 静态推靠式RSBHA造斜率预测方法建立 |
2.1 静态推靠式旋转导向工作原理 |
2.2 钻具组合钻进趋势预测模型 |
2.2.1 钻头各向异性 |
2.2.2 钻进趋势角 |
2.3 RSBHA纵横弯曲梁力学分析模型 |
2.3.1 基本假设条件 |
2.3.2 RSBHA简化与等效处理 |
2.3.3 纵横弯曲梁模型的建立 |
2.3.4 纵横弯曲梁模型的求解 |
2.3.5 钻头力学特性 |
2.4 静态推靠式RSBHA造斜率预测方法 |
2.4.1 利用钻进趋势预测造斜率的基本思路 |
2.4.2 造斜率预测计算 |
2.5 造斜率预测方法的验证与分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 RSBHA造斜率影响因素及结构优化分析 |
3.1 RSBHA造斜率影响因素分析 |
3.1.1 钻具结构及组合参数的影响 |
3.1.2 钻进操作参数的影响 |
3.1.3 钻头各向异性的影响 |
3.1.4 井眼几何参数的影响 |
3.2 RSBHA最大造斜率分析 |
3.2.1 最大造斜率计算模型 |
3.2.2 最大造斜率影响因素分析 |
3.3 提高RSBHA造斜率的结构优化分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 静态推靠式RSBHA动力学分析模型建立 |
4.1 RSBHA动力学有限元模型建立 |
4.1.1 坐标系的建立 |
4.1.2 单元动力特性分析 |
4.1.3 初应力引起的等效结点力 |
4.1.4 外力矢量 |
4.1.5 边界条件 |
4.1.6 模型求解 |
4.2 动力学有限元模型验证 |
4.2.1 室内模拟实验对比 |
4.2.2 现场实测结果对比 |
4.3 RSBHA动力学特性分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 静态推靠式RSBHA动力学特性影响因素分析 |
5.1 模拟参数设置 |
5.2 钻进操作参数对RSBHA动力学特性的影响 |
5.2.1 转速的影响 |
5.2.2 钻压的影响 |
5.2.3 翼肋导向合力的影响 |
5.2.4 工具面角的影响 |
5.3 井眼参数对RSBHA动力学特性的影响 |
5.3.1 井斜角的影响 |
5.3.2 井眼曲率的影响 |
5.3.3 井壁摩擦系数的影响 |
5.4 钻具组合结构参数对RSBHA动力学特性的影响 |
5.4.1 质量偏心距的影响 |
5.4.2 两稳定器间距的影响 |
5.4.3 单稳定器结构 |
5.5 本章小结 |
第6章 静态推靠式旋转导向井眼轨迹调控分析 |
6.1 井眼轨迹调控方法的建立 |
6.2 井眼轨迹调控实例分析 |
6.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)页岩气丛式水平井井眼轨道优化设计理论和方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 工程背景与研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水平井井眼轨道设计研究概况 |
1.2.2 水平井连通轨道设计研究概况 |
1.2.3 绕障轨道设计研究概况 |
1.2.4 丛式井设计研究现状 |
1.2.5 国内外研究现状小结 |
1.3 论文主要研究内容 |
第2章 三维待钻轨道设计方程(组)的建立及求解 |
2.1 三维井眼轨道描述 |
2.1.1 井眼轨道参数的矢量描述 |
2.1.2 空间圆弧模型的矢量描述 |
2.1.3 自然曲线模型 |
2.2 连通井三维待钻轨道设计及计算 |
2.2.1 连通井轨道设计概述 |
2.2.2 单向待钻轨道设计-待钻轨道较短 |
2.2.3 单向待钻轨道设计-待钻轨道较长 |
2.2.4 双向待钻轨道设计 |
2.2.5 算例分析 |
2.3 复杂构造的着陆设计及计算 |
2.3.1 通过单圆弧着陆到圆柱面 |
2.3.2 通过切线段+圆弧段着陆到圆柱面 |
2.3.3 通过单圆弧着陆到球面 |
2.3.4 算例分析 |
2.4 丛式井钻井中最近距离的计算 |
2.4.1 定向井段到直线井段的最近距离 |
2.4.2 正钻井上一点到圆弧井段的最近距离 |
2.4.3 定向井段到着陆面(球面)的最近距离 |
2.4.4 算例分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 丛式井三维井眼轨道多目标优化设计模型及其求解 |
3.1 纠偏轨道优化设计 |
3.1.1 目标段为水平段的纠偏轨道设计 |
3.1.2 目标段为圆弧段的纠偏轨道设计 |
3.1.3 纠偏轨道多目标优化 |
3.1.4 轨迹纠偏优化控制的实现 |
3.2 丛式井侧钻绕障水平井优化设计 |
3.2.1 障碍物的描述 |
3.2.2 绕障轨道类型划分 |
3.2.3 最优化设计模型 |
3.3 动态微分搜索算法 |
3.3.1 微分搜索算法 |
3.3.2 动态罚函数法 |
3.4 实例计算 |
3.4.1 纠偏轨道优化设计实例计算 |
3.4.2 侧钻绕障轨道优化设计实例计算 |
3.4.3 D-DS算法的性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 “井工厂”模式下丛式水平井平台位置优化方法研究 |
4.1 平台位置优化方法 |
4.1.1 优化模型描述 |
4.1.2 靶点水平位移法 |
4.1.3 总进尺最小法 |
4.1.4 “井工厂”模式下的建井费用最小法 |
4.2 优化模型求解-遗传算法 |
4.2.1 遗传算法概述 |
4.2.2 基于遗传算法的平台位置优化模型求解 |
4.3 页岩气丛式水平井平台位置优选实例分析 |
4.3.1 涪陵页岩气概况 |
4.3.2 “井工厂”模式下建井总费用最小法计算结果 |
4.3.3 总进尺最小法计算结果 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)大位移水平井裸眼延伸极限预测和控制技术基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 工程背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 大位移井的基本概念和关键技术 |
1.2.2 大位移钻井技术的应用现状 |
1.2.3 大位移井钻井延伸极限研究进展 |
1.2.4 大位移井裸眼延伸极限研究进展 |
1.2.5 提高延伸极限措施方法研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 大位移水平井裸眼延伸极限预测模型研究 |
2.1 大位移水平井裸眼延伸极限原理 |
2.2 环空单相流裸眼延伸极限模型 |
2.2.1 钻进过程 |
2.2.2 钻柱起下钻过程 |
2.2.3 套管上提下放过程 |
2.2.4 裸眼延伸极限预测计算模型 |
2.3 环空两相流裸眼延伸极限模型 |
2.3.1 模型的建立 |
2.3.2 直井段和小斜度井段环空压耗 |
2.3.3 大斜度井段环空压耗 |
2.3.4 水平段环空压耗梯度 |
2.4 环空单相流和两相流模型的对比分析 |
2.5 多工况条件下的水平井裸眼延伸极限模型 |
2.5.1 不同工况下的井底压力 |
2.5.2 模型的建立 |
2.5.3 算例分析 |
2.6 基于漏失压力的大位移水平井裸眼延伸极限模型 |
2.6.1 模型的建立 |
2.6.2 算例分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 复杂条件下的大位移水平井裸眼延伸极限计算模型研究 |
3.1 页岩地层水平井裸眼延伸极限 |
3.1.1 页岩地层井壁稳定问题 |
3.1.2 有效应力的扩展 |
3.1.3 考虑水化应力的破裂压力 |
3.1.4 算例分析 |
3.2 海洋大位移水平井裸眼延伸极限 |
3.2.1 海洋钻井与陆上钻井的差异 |
3.2.2 常规海洋钻井裸眼延伸极限模型 |
3.2.3 双梯度钻井裸眼延伸极限模型 |
3.2.4 算例分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于大位移水平井裸眼延伸极限模型的钻井参数研究 |
4.1 钻井液安全密度窗口的修正 |
4.1.1 常规钻井液安全密度窗口 |
4.1.2 钻井液安全密度窗口的修正原则及约束条件 |
4.1.3 钻井液安全密度窗口上限 |
4.1.4 钻井液安全密度窗口下限 |
4.1.5 算例分析 |
4.1.6 结论 |
4.2 钻井液安全排量窗口的确定 |
4.2.1 钻井液安全排量窗口约束条件 |
4.2.2 钻井液安全排量窗口的确定 |
4.2.3 钻井液安全排量窗口的计算流程 |
4.2.4 算例分析 |
4.2.5 结论 |
4.3 大位移水平井水平段最大机械钻速分析研究 |
4.3.1 水平段最大机械钻速的确定 |
4.3.2 算例分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 大位移水平井裸眼延伸极限的优化控制研究 |
5.1 大位移水平井裸眼延伸极限主观约束条件优化控制研究 |
5.1.1 钻井约束参数变化 |
5.1.2 井眼设计参数变化 |
5.1.3 钻井约束参数和井眼设计参数同时变化 |
5.2 钻进过程最优钻井液密度 |
5.2.1 钻进过程中钻井液密度最优化设计原则 |
5.2.2 最优钻井液密度确定方法 |
5.2.3 算例分析 |
5.3 最优钻井液排量 |
5.3.1 钻井液排量优化设计原则及约束条件 |
5.3.2 钻井液排量优化设计方法 |
5.4 基于页岩气水平井有效延伸极限的井眼轨道优化研究 |
5.4.1 大位移水平井有效延伸极限 |
5.4.2 井眼轨道优化研究 |
5.5 钻井方位优化 |
5.6 本章小结 |
第6章 工程实例分析及展望 |
6.1 中石化涪陵页岩气焦页2-5HF井水平段3000m可行性研究 |
6.1.1 焦页2-5HF井延伸极限预测 |
6.1.2 小结 |
6.2 萨哈林地区大位移井Z-42井延伸极限预测研究 |
6.2.1 萨哈林地区大位移钻井作业概述 |
6.2.2 Z-42井延伸极限预测分析 |
6.2.3 小结 |
6.3 未来全球大位移钻井展望 |
第7章 总结与建议 |
7.1 结论 |
7.2 存在的问题与建议 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
一、个人简历 |
二、攻读博士学位期间参加的研究课题 |
三、攻读博士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)丛式井侧钻绕障水平井优化设计方法(论文提纲范文)
引言 |
1 障碍物的描述 |
2 绕障轨道类型 |
3 绕障轨道最优化设计模型 |
3.1 约束条件 |
3.2 目标函数 |
3.3 最优化模型 |
4 实例计算 |
5 结论 |
(7)基于工厂化作业三维井眼轨迹优化设计建模及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文的主要工作 |
1.3.1 主要内容 |
1.3.2 创新点 |
第二章 三维井眼轨道设计模型 |
2.1 圆柱螺线模型 |
2.2 空间圆弧模型 |
2.3 自然曲线模型 |
2.4 恒工具面模型 |
2.5 样条曲线模型 |
第三章 最优化设计模型建立及利用SQP算法求解 |
3.1 三维井眼轨道最优化模型建立 |
3.1.1 最优化问题的数学描述 |
3.1.2 三维井眼轨道最优化模型建立 |
3.1.3 侧钻井井眼轨道最优化模型建立 |
3.2 利用SQP算法求解三维井眼轨道最优化模型 |
3.2.1 SQP算法概述 |
3.2.2 三维井眼轨道最优化模型求解 |
第四章 工厂化作业优化设计 |
4.1 工厂化作业钻井平台位置优选 |
4.1.1 钻井井场位置优选 |
4.1.2 钻井平台位置优选模型建立 |
4.2 工厂化钻井作业平台井优化 |
4.2.1 平台井部署要求及难点 |
4.2.2 平台井部署优化 |
4.2.3 平台井轨迹优化设计 |
4.2.4“勺”形井眼轨迹 |
4.3 工厂化作业井组防碰方法研究 |
4.3.1 防碰扫描方法 |
4.3.2 井眼轨迹误差分析 |
4.3.3 扫描防碰方法的应用 |
4.3.4 三维绕障设计 |
第五章 三维井眼轨道优化设计软件实现 |
5.1 软件的开发语言与适用环境 |
5.1.1 C#编程语言 |
5.1.2 软硬件适用要求 |
5.2 软件功能模块设计 |
5.3 软件功能介绍 |
第六章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(8)深层页岩气水平井井眼轨迹控制技术与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外页岩气钻井技术现状 |
1.2.2 国内外定向井技术研究现状 |
1.2.3 旋转导向控制井眼轨迹技术现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 考虑方位漂移的井眼轨道设计 |
2.1 常规二维井眼轨道优化设计 |
2.1.1 常规二维井眼轨道数学模型推导 |
2.1.2 深层页岩气水平井井身剖面优化设计实例 |
2.2 考虑方位漂移的三维井眼轨道优化设计 |
2.2.1 考虑方位漂移的修正法轨道设计 |
2.2.2 考虑方位漂移的三维井眼轨迹计算方法 |
2.2.3 方位漂移设计轨道分析与应用 |
2.3 本章小结 |
第3章 考虑方位漂移的井眼轨道设计软件编制 |
3.1 软件的结构及功能 |
3.1.1 软件的主要功能 |
3.1.2 软件的主要结构 |
3.2 软件的流程框图 |
3.3 软件的操作界面 |
3.3.1 常规二维井眼轨道优化设计 |
3.3.2 考虑方位漂移的三维轨道优化设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 旋转导向钻具组合力学分析 |
4.1 旋转导向控制力学模型的建立 |
4.2 旋转导向钻具组合力学模型的建立 |
4.3 旋转导向钻具的BHA导向力分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 井眼轨迹旋转导向控制技术现场应用与分析 |
5.1 贝克休斯旋转导向工具介绍 |
5.2 旋转导向技术在威页1HF井的使用情况 |
5.3 旋转导向技术在威页1HF井的应用分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(9)“井工厂”井眼轨道优化设计技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.1.1 “井工厂”的技术特点 |
1.1.2 “井工厂”模式井眼轨道设计 |
1.2 国内外技术发展现状 |
1.2.1 “井工厂”技术现状 |
1.2.2 井眼轨道描述与优化方法研究现状 |
1.2.3 摩阻扭矩计算方法研究现状 |
1.3 本文主要研究思路 |
第2章 “井工厂”井眼轨道模型研究 |
2.1 “井工厂”井眼轨道参数及特点 |
2.2 三维井眼轨道模型分析 |
2.2.1 自然曲线模型 |
2.2.2 圆柱螺线模型 |
2.2.3 模型对比 |
2.3 实例分析 |
2.4 小结 |
第3章 “井工厂”井眼轨道摩阻分析 |
3.1 起钻摩阻分析 |
3.2 井下阻卡对摩阻影响 |
3.3 小结 |
第4章 “井工厂”井眼轨道优化设计 |
4.1 优化设计思路 |
4.2 井身结构与钻具组合设计 |
4.3 设计方法 |
4.4 计算结果及优化方案 |
4.5 实例分析 |
4.5.1 现场参数及计算结果 |
4.5.2 优化设计轨道参数及计算结果 |
4.6 小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(10)旋转钻井机械延伸极限研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 工程背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 井下管柱局部力学研究进展 |
1.2.2 井下管柱整体受力研究进展 |
1.2.3 钻井延伸极限研究进展 |
1.2.4 钻井优化设计研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 井下管柱局部力学模型-井眼几何约束效应 |
2.1 垂直井眼管柱屈曲问题 |
2.1.1 问题背景 |
2.1.2 管柱屈曲模态的演化 |
2.1.3 临界载荷与后屈曲行为 |
2.2 斜直(水平)井眼管柱屈曲问题 |
2.2.1 正弦屈曲分析 |
2.2.2 螺旋屈曲分析 |
2.2.3 微分方程法与能量法 |
2.3 弯曲井眼管柱屈曲问题 |
2.3.1 等效梁柱方法 |
2.3.2 造斜/降斜井眼分析 |
2.3.3 任意三维空间井眼分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 井下管柱局部力学模型-边界条件效应 |
3.1 边界条件分类标准 |
3.1.1 问题背景 |
3.1.2 边界条件分类新标准 |
3.2 垂直井眼中管柱屈曲问题 |
3.2.1 塞子模型 |
3.2.2 完全屈曲段变形行为 |
3.2.3 过渡段变形行为 |
3.2.4 进一步讨论 |
3.3 水平井眼中管柱屈曲问题 |
3.3.1 正弦屈曲分析 |
3.3.2 螺旋屈曲分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 井下管柱局部力学模型-管柱接头效应 |
4.1 无屈曲和横向屈曲分析 |
4.1.1 问题描述 |
4.1.2 模型建立及求解 |
4.1.3 临界载荷及变形行为 |
4.1.4 无屈曲与横向屈曲划分 |
4.2 正弦屈曲 |
4.2.1 问题描述 |
4.2.2 模型建立及求解 |
4.2.3 临界载荷与后屈曲行为 |
4.3 低阶螺旋屈曲 |
4.3.1 问题描述 |
4.3.2 模型建立及求解 |
4.3.3 临界载荷与后屈曲行为 |
4.4 高阶螺旋屈曲 |
4.4.1 问题描述 |
4.4.2 模型建立及求解 |
4.4.3 临界载荷与后屈曲行为 |
4.5 本章小结 |
第5章 井下管柱整体受力模型研究 |
5.1 井下管柱整体受力模型的修正 |
5.1.1 经典整体受力模型 |
5.1.2 修正整体受力模型 |
5.2 受二维井眼约束管柱的整体受力分析 |
5.2.1 垂直井眼 |
5.2.2 斜直(水平)井眼 |
5.2.3 造斜井眼 |
5.2.4 降斜井眼 |
5.3 任意三维井眼约束管柱的整体受力分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 旋转钻井机械延伸极限预测计算模型 |
6.1 钻井机械延伸极限的计算模型 |
6.1.1 井下管柱上提/下入延伸极限预测计算模型 |
6.1.2 井下套管磨损失效延伸极限预测计算模型 |
6.2 二维简单井眼约束管柱的延伸极限分析 |
6.2.1 直井延伸极限分析 |
6.2.2 水平井延伸极限分析 |
6.2.3 三段式定向井延伸极限分析 |
6.2.4 理论延伸极限与统计延伸极限 |
6.3 任意三维井眼约束管柱的延伸极限分析 |
6.3.1 管柱上提/下入延伸极限求解方法 |
6.3.2 套管磨损失效延伸极限求解方法 |
6.4 本章小结 |
第7章 旋转钻井机械延伸极限控制方法 |
7.1 钻井优化设计问题的一般描述 |
7.2 井眼轨道优化设计方法 |
7.2.1 井眼轨道的一般描述 |
7.2.2 井眼轨道的优化设计方法 |
7.2.3 实例分析 |
7.3 井下管柱组合优化设计方法 |
7.3.1 垂直井中管柱优化设计方法 |
7.3.2 水平井中管柱优化设计方法 |
7.3.3 三段式定向井中管柱优化设计方法 |
7.3.4 一般定向井眼中管柱的优化设计 |
7.4 井下减阻工具的参数优化设计 |
7.4.1 水平井减阻工具参数优化设计 |
7.4.2 一般定向井减阻工具参数优化方法 |
7.4.3 一般定向井管柱与减阻工具的综合优化设计方法 |
7.5 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
四、二维定向井轨道优化设计及实例研究(论文参考文献)
- [1]密集井网加密井井眼轨道寻优及防碰风险分析[D]. 刘毅. 西安石油大学, 2020(12)
- [2]尼日尔Dibeilla区块水平井井眼轨道优化研究[D]. 孟庆禹. 中国石油大学(北京), 2020
- [3]静态推靠式旋转导向BHA力学特性及钻进趋势研究[D]. 王恒. 中国石油大学(华东), 2019(01)
- [4]页岩气丛式水平井井眼轨道优化设计理论和方法研究[D]. 王志月. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [5]大位移水平井裸眼延伸极限预测和控制技术基础研究[D]. 李鑫. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [6]丛式井侧钻绕障水平井优化设计方法[J]. 王志月,高德利,秦星. 西安石油大学学报(自然科学版), 2017(04)
- [7]基于工厂化作业三维井眼轨迹优化设计建模及应用研究[D]. 白继鹏. 西安石油大学, 2017(11)
- [8]深层页岩气水平井井眼轨迹控制技术与应用[D]. 王世栋. 中国石油大学(北京), 2017(02)
- [9]“井工厂”井眼轨道优化设计技术研究[D]. 秦垦. 中国石油大学(北京), 2016(04)
- [10]旋转钻井机械延伸极限研究[D]. 黄文君. 中国石油大学(北京), 2016(02)