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大平4井摩阻扭矩分析及井眼轨迹控制技术研究

作　者: 李琳涛
导　师: 黄根炉；闫振来
学　校: 中国石油大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 大牛地气田大平4井导向钻井轨迹控制摩阻扭矩
分类号: TE243
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大牛地气田是中国石化第二大天然气生产基地,其气层埋藏较深,虽具有良好的天然气成藏条件,但属于低孔、低渗致密气田,未实施压裂改造前产层的自然产能极低。针对大牛地气田低压低渗储层先天性缺陷的边际气层特点,利用大位移水平井技术可以增加泄流面积,大幅提高单井控制储量和气井产能,同时可以减少生产压差,延长稳产期,提高气藏采收率。文中对导向钻井系统进行了三维静力学分析,选用微分方程法建立力学模型,用加权残值法求解微分方程,以钻头弯矩值最小为目标用搜索法求解钻头增斜力,对导向钻具的复合钻进状态用工具面装置角从0°到360°范围内变化过程中的平均增斜力评价钻具复合钻进过程中的稳斜能力。通过对单弯双稳导向钻具的力学性能分析,针对大牛地气田大位移水平井轨迹控制,提出了以单弯双稳导向系统为核心的控制思路。摩阻扭矩计算是水平井中一个重要的研究课题,其预测和控制是成功地钻成水平井的关键和难点所在。本文在对比分析摩阻扭矩计算模型假设条件合理性以及计算方法准确性的基础上,提出假设钻柱在钻杆接头、扶正器等钻柱上相对直径较大的部位与井壁接触,然后根据两接触点之间钻柱挠度是否超过钻柱与井壁间间隙判断是否需要增加新的接触点,最后计算出各接触点处的接触正压力的改进思路。根据以上理论依据,成功指导完成了大平4井的施工。大平4井水平段长达1624m,创中石化水平井最长水平段记录,验证了国内应用常规设备能够实施1500m大位移水平井钻井的能力。大平4井摩阻扭矩的实测值与改进后的理论模型预测值一致,验证了该理论模型的实用性和正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-14
  1.1 研究目的及意义  8-9
  1.2 国内外技术现状  9-13
  1.3 主要研究内容  13-14
第二章大平4 井底部钻具组合优化设计研究  14-32
  2.1 导向钻具组合力学性能分析  14-30
    2.1.1 导向钻具受力分析模型的建立和求解  14-28
    2.1.2 单弯双稳导向系统力学性能特点  28-30
  2.2 井下工具选择  30-31
  2.3 推荐钻具组合及钻进参数  31-32
第三章大平4 井摩阻扭矩预测分析及降摩减扭措施研究  32-48
  3.1 摩阻扭矩力学模型建立  32-42
    3.1.1 改进思路  32
    3.1.2 改进后的计算模型  32-33
    3.1.3 计算模型的求解  33-42
  3.2 大平4 井水平井段摩阻扭矩预测分析  42-43
  3.3 大平4 井降摩减扭措施  43-48
第四章大平4 井现场施工  48-61
  4.1 大平4 井钻井工程设计概况  48-49
  4.2 大平4 井轨迹控制难点分析  49-50
  4.3 大平4 井轨迹控制采取技术措施  50-51
  4.4 大平4 井钻井简况  51-55
  4.5 基于单弯双稳导向钻具轨迹控制施工中采取的措施  55-56
  4.6 大平4 井的施工效果  56-57
  4.7 对改进后的摩阻扭矩力学模型现场验证  57-61
结论与建议  61-62
参考文献  62-65
攻读硕士学位期间取得的学术成果  65-66
致谢  66

大平4井摩阻扭矩分析及井眼轨迹控制技术研究

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