本文關(guān)鍵詞：特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：在水平井技術(shù)開發(fā)致密油氣藏時(shí),利用常規(guī)井眼軌道設(shè)計(jì)方法無法完全滿足某些特殊要求,主要體現(xiàn)在長(zhǎng)水平段水平井和“井工廠”水平井組等方面,即長(zhǎng)水平段水平井會(huì)不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)與測(cè)量的參考系不一致而出現(xiàn)井眼軌道設(shè)計(jì)偏差的問題?開發(fā)背斜褶皺等復(fù)雜構(gòu)造油氣藏的靶區(qū)多控制點(diǎn)軌道設(shè)計(jì)問題以及“井工廠”水平井組的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。地球表面是一個(gè)橢球面,以大地水準(zhǔn)面作為大地測(cè)量的參考系,它是一個(gè)近似于地球形狀的橢球面,井眼上任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的大地水準(zhǔn)面位置與井口坐標(biāo)系所在位置不在同一平面上,這就可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)的井眼位置與實(shí)際位置出現(xiàn)偏差。為此,建立了包括垂向偏差和水平位移偏差的井眼軌道設(shè)計(jì)偏差模型,它們受緯度、水平位移和所在深度等因素的影響。通過分析不同地區(qū)的井眼軌道設(shè)計(jì)偏差得出,長(zhǎng)水平段水平井井眼軌道存在設(shè)計(jì)偏差,且隨著緯度和水平位移的增加而增大,水平位移偏差受所在深度的影響,深度越深水平位移偏差越大。特別是長(zhǎng)水平段水平井開發(fā)高緯度地區(qū)的薄油層時(shí),設(shè)計(jì)軌道可能穿出儲(chǔ)層。為此,在設(shè)計(jì)時(shí)需要加上垂深偏差量和減去水平位移偏差量,以得到與實(shí)際相符的井眼軌道,減少鉆井過程中的調(diào)整。利用長(zhǎng)水平段水平井開發(fā)致密油氣儲(chǔ)層時(shí),若遇到儲(chǔ)層起伏,需要在靶區(qū)內(nèi)設(shè)置多個(gè)控制點(diǎn)來保證水平段軌道在儲(chǔ)層內(nèi)延伸。目前針對(duì)這種靶區(qū)多控制點(diǎn)水平井軌道設(shè)計(jì)常采用試算法來完成,設(shè)計(jì)得到的軌道造斜段多,軌跡控制作業(yè)難度大,不利于快速鉆井。結(jié)合國(guó)內(nèi)水平井“PDC鉆頭+彎外殼螺桿鉆具”的低成本復(fù)合鉆模式,提出了靶區(qū)多控制點(diǎn)水平井軌道設(shè)計(jì)采用控制單元替換控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路,即先用直線間隔連接控制點(diǎn)得到控制單元,再通過選擇適當(dāng)曲線連接相鄰控制單元形成二維或三維控制單元體。計(jì)算表明,利用該方法設(shè)計(jì)的靶區(qū)多控制點(diǎn)水平井軌道,穩(wěn)斜段總進(jìn)尺長(zhǎng),有利于復(fù)合鉆快速鉆井；此外,用該方法設(shè)計(jì)的三維水平井軌道可在裝置角保持不變的情況完成軌跡控制作業(yè),有利于提高作業(yè)效率,為長(zhǎng)水平段水平井靶區(qū)多控制點(diǎn)軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。在“井工廠”水平井作業(yè)模式開發(fā)致密油時(shí),采用常規(guī)三維井眼軌道設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的水平井組,在兩井排靶區(qū)之間出現(xiàn)了較大面積的死油區(qū),石油資源不能被有效動(dòng)用,國(guó)外采用勺形井眼軌道解決了這一問題。勺形井眼軌道在造斜點(diǎn)位置開始反向鉆進(jìn),鉆進(jìn)一段后再次造斜向著靶區(qū)鉆進(jìn),這能更早鉆遇儲(chǔ)層,減少死油區(qū)面積。通過研究勺形井眼軌道的特征,結(jié)合三維井眼軌道設(shè)計(jì)理論,得出勺形井眼軌道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于優(yōu)化靶前距。由于“井工廠”井眼間距很小以及勺形井眼軌道具有反向鉆進(jìn)特征,可能會(huì)導(dǎo)致井排井眼在直井段、造斜初始井段、入靶前井段等位置出現(xiàn)相碰風(fēng)險(xiǎn),為了減小相碰風(fēng)險(xiǎn),提出了優(yōu)化井場(chǎng)布局、錯(cuò)開造斜點(diǎn)和靶區(qū)位置的“井工廠”水平井作業(yè)軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。實(shí)例計(jì)算表明,相比于常規(guī)設(shè)計(jì)方法,所提方法能明顯減小死油區(qū)。對(duì)井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)和摩阻扭矩分析表明,優(yōu)化設(shè)計(jì)方法能降低井眼相碰風(fēng)險(xiǎn),勺形井眼軌道對(duì)摩阻扭矩的影響有限,水平段鉆進(jìn)能正常延伸。根據(jù)井眼軌道設(shè)計(jì)理論和特殊水平井井眼軌道理論模型,基于SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)設(shè)計(jì)了特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),在Visual Studio 2013開發(fā)平臺(tái)下,基于WPF框架運(yùn)用C#語言開發(fā)了特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)軟件。該軟件不僅能滿足常規(guī)水平井的井眼軌道設(shè)計(jì)要求,也能滿足水平井設(shè)計(jì)的特殊要求。經(jīng)測(cè)試,軟件運(yùn)行穩(wěn)定、計(jì)算可靠。
【關(guān)鍵詞】：特殊水平井 長(zhǎng)水平段水平井 多控制點(diǎn) “井工廠” 井眼軌道設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE243
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究目的及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.3 主要研究任務(wù)及研究思路13-14
• 1.3.1 主要研究任務(wù)13-14
• 1.3.2 研究思路14
• 1.4 完成的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 1.4.1 完成的主要研究工作14-15
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第2章 長(zhǎng)水平段井眼軌道設(shè)計(jì)偏差問題研究16-31
• 2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換16-20
• 2.1.1 大地坐標(biāo)系與高斯平面直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換16-19
• 2.1.2 高斯平面直角坐標(biāo)系與井口坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換19
• 2.1.3 井口坐標(biāo)系與井口極坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換19-20
• 2.2 井眼軌道設(shè)計(jì)偏差模型建立20-24
• 2.2.1 大地水準(zhǔn)面相對(duì)高程21-23
• 2.2.2 大地水準(zhǔn)面切線的相對(duì)角度23-24
• 2.3 長(zhǎng)水平段水平井井眼軌道設(shè)計(jì)偏差分析24-30
• 2.3.1 井眼軌道設(shè)計(jì)偏差對(duì)長(zhǎng)水平段水平井的影響24
• 2.3.2 長(zhǎng)水平段水平井井眼軌道設(shè)計(jì)偏差程度分析24-30
• 2.3.3 長(zhǎng)水平段水平井井眼軌道設(shè)計(jì)偏差解決方法30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 長(zhǎng)水平段水平井靶區(qū)多控制點(diǎn)井眼軌道設(shè)計(jì)31-46
• 3.1 常用三維井眼軌道設(shè)計(jì)模型31-37
• 3.1.1 斜面圓弧曲線31-33
• 3.1.2 圓柱螺旋曲線33-34
• 3.1.3 恒裝置角曲線34-36
• 3.1.4 自然曲線36-37
• 3.2 靶區(qū)多控制點(diǎn)井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)原則37
• 3.3 靶區(qū)多控制點(diǎn)井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)37-45
• 3.3.1 劃分控制單元37-39
• 3.3.2 二維控制單元體設(shè)計(jì)39-41
• 3.3.3 三維控制單元體設(shè)計(jì)41
• 3.3.4 算例設(shè)計(jì)41-43
• 3.3.5 算例分析43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 “井工廠”井眼軌道設(shè)計(jì)方法46-60
• 4.1 “井工廠”井眼軌道常規(guī)設(shè)計(jì)方法46-49
• 4.1.1 “井工廠”二維井眼軌道設(shè)計(jì)46-47
• 4.1.2 “井工廠”三維井眼軌道設(shè)計(jì)47-49
• 4.2 “井工廠”井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法49-55
• 4.2.1 死油區(qū)問題49-50
• 4.2.2 減小死油區(qū)的設(shè)計(jì)方法50
• 4.2.3 勺形井眼軌道50-55
• 4.3 “井工廠”水平井組優(yōu)化設(shè)計(jì)方案55-59
• 4.3.1 “井工廠”水平井組優(yōu)化設(shè)計(jì)55-58
• 4.3.2 實(shí)例分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)軟件60-77
• 5.1 特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)軟件60-67
• 5.1.1 軟件總體構(gòu)架60
• 5.1.2 軟件功能模塊60-67
• 5.2 特殊水平井井眼軌道設(shè)計(jì)軟件與COMPASS軟件的對(duì)比67-73
• 5.2.1 功能模塊對(duì)比67-68
• 5.2.2 設(shè)計(jì)精度對(duì)比68-73
• 5.3 設(shè)計(jì)實(shí)例73-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第6章 結(jié)論與建議77-78
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 建議77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果83

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本文編號(hào)：913278