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分支井井眼轨道优化设计方法研究

作　者: 王伟
导　师: 管志川
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 分支井 摩组扭矩 井眼轨道 优化设计 分支夹角 参数优选
分类号: TE22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


分支井技术是一种综合利用定向井、水平井钻井技术提高油气藏采收率的钻井技术,它可以根据油藏条件设计井眼的空间分布、有效增加油层的裸露面积、充分利用上部井眼来提高油藏的综合开采程度,最终达到提高采收率的目的。本文通过文献调研,简要分析了分支井相关技术的国内外现状。在此基础上,详细介绍了分支井井眼轨道设计的基本原则和计算方法,并在此基础上建立了分支井主井眼、分支井眼的计算方法。结合以往摩阻扭矩的计算方法,针对分支井井眼轨道的特点,采用摩阻扭矩软模型与刚杆模型相结合的方法来计算分支井的摩阻扭矩。由于分支井的分支井眼轨道往往是三维的,因此建立了两种摩阻扭矩的刚杆模型:二维弯曲井段的摩阻扭矩的刚杆模型和三维弯曲井段的摩阻扭矩的刚杆模型。同时采用三次样条插值的计算方法,对实测井眼轨道数据进行处理,为分支井摩阻扭矩的计算和钻柱强度的校核提供良好的数据支持。根据分支井井眼轨道的特点,提出了分支井井眼轨道优化设计的总体思路,分别建立了分支井主井眼和分支井眼轨道的优化模型。同时将数学规划理论引入优化模型的求解中。通过实例设计井眼轨道,进行分支井井眼轨道设计参数的优选,分析了分支井眼与主井眼的夹角关系,研究了一定分支夹角下随不同造斜率侧钻点与造斜末点的直线距离的变化趋势,以及分支夹角、造斜率、侧钻点与造斜末点的直线距离之间的相互变化规律,分析了侧钻点与靶点垂深差不同时随分支夹角的变化造斜率的变化趋势,研究了在分支初始段不同工具面角下随造斜率变化分支初始段与主井眼的井斜差、方位差、垂深差的变化趋势,得到了指导实际分支井井眼轨道设计的经验参数,对分支井井眼轨道设计参数的优选具有一定的指导意义。随着进一步的研究,分支井钻井技术将会在油气田的开发中有更加广阔的应有前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-15
  1.1 研究的目的与意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 分支井技术的研究现状  9-10
    1.2.2 井眼轨道设计研究现状  10-11
    1.2.3 摩阻扭矩研究现状  11-12
    1.2.4 分支井井眼轨道优化设计研究现状  12-13
  1.3 研究内容、研究思路和技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 研究方法及技术路线  13-15
第二章 分支井钻井工程设计的原则与计算方法  15-28
  2.1 分支井钻井工程设计的基本原则  15-18
  2.2 分支井井眼轨道设计方法  18-22
    2.2.1 二维井眼轨道的设计方法  18-19
    2.2.2 三维井眼轨道的设计方法  19-22
  2.3 井眼轨道参数的计算方法  22-27
    2.3.1 二维轨道节点参数计算  23-24
    2.3.2 二维轨道分点参数计算  24-25
    2.3.3 三维轨道节点参数计算  25-26
    2.3.4 三维轨道分点参数计算  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 分支井摩阻扭矩计算  28-46
  3.1 摩阻扭矩软模型  28-32
    3.1.1 基本假设条件  28
    3.1.2 模型建立  28-31
    3.1.3 不同工况下的摩阻扭矩软模型的递推计算公式  31-32
  3.2 摩阻扭矩刚杆模型  32-40
    3.2.1 基本假设条件  32
    3.2.2 模型建立  32-40
  3.3 摩阻扭矩计算的基本参数  40-44
    3.3.1 基本计算参数组成  40
    3.3.2 实际测得的井眼轨道数据的处理  40-44
  3.4 本章小结  44-46
第四章 分支井井眼轨道优化设计方法  46-60
  4.1 分支井井眼轨道优化设计的总体思路  46-47
  4.2 分支井主井眼轨道优化设计  47-48
  4.3 分支井分支井眼轨道优化设计  48-53
  4.4 分支井井眼轨道优化模型的求解  53-59
    4.4.1 求解优化模型的基本数学理论  53-54
    4.4.2 单变量函数的寻优方法  54-55
    4.4.3 非线性约束问题的寻优方法  55-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章 分支井井眼轨道设计参数优选  60-78
  5.1 分支井眼与主井眼的夹角关系  60-63
  5.2 一定分支夹角下不同造斜率所能达到的最短直线距离  63-69
  5.3 侧钻点与靶点垂深不同时随分支夹角的变化造斜率的变化趋势  69-71
  5.4 不同工具面角和造斜率条件下井斜差、方位差、垂深差的变化趋势  71-77
  5.5 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井设计
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