轨道优化设计方法方案

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,水平井、大位移井轨道优化设计方法,黄根炉,中国石油大学（华东）石油工程学院,2006,年,8,月,28,日,1水平井、大位移井轨道优化设计方法,2,水平井找油方案优化设计方法,水平井待钻轨道施工方案优选方法,多点约束下的轨道优化设计方法,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,考虑方位漂移的轨道优化设计方法,恒工具面角曲线轨道设计方法,悬链线、修正悬链线及准悬链线剖面设计方法,主要内容,2水平井找油方案优化设计方法主要内容,3,1.,水平井找油方案优化设计技术,地质靶点垂深不确定时水平井找油方法,导眼法,应变法（常用）,31.水平井找油方案优化设计技术地质靶点垂深不确定时水平井找,4,1.,水平井找油方案优化设计技术,应变法找油需要解决的问题,何时开始探油顶？,以多大的稳斜角探油顶？,以,浪费的油,层段长度,最短,为目标函数,的,找油方案优化,设计方法。,41.水平井找油方案优化设计技术应变法找油需要解决的问题,5,1.,水平井找油方案优化设计技术,不同找油方案的效果对比,本方案,c,=87,L,1,=0,c,=87,L,1,=0,当时预测的井底井斜比设计井斜大。,51.水平井找油方案优化设计技术不同找油方案的效果对比本方案,6,1.,水平井找油方案优化设计技术,程序界面,61.水平井找油方案优化设计技术程序界面,7,2.,水平井待钻轨道施工方案优选技术,水平井中靶施工过程,根据新测的井斜、方位数据分析不同钻井方式（滑动钻进和复合钻进）的工具造斜率；,预测测量另长段的轨迹，得到井底的位置和井斜、方位；,试凑出一套保证轨迹能进入几何靶框的施工方案；,改变造斜率，重复,b),和,c),，并根据计算结果选出最优方案；,施工到一定长度后得到新的测量数据，重复以上工作，直至实钻轨迹进入靶框。,72.水平井待钻轨道施工方案优选技术水平井中靶施工过程,8,2.,水平井待钻轨道施工方案优选技术,水平井中靶施工存在的主要问题,由于工具造斜率的不确定性，现场定向井工程师要以不同的造斜率进行多次试凑，,分析计算工作量巨大；,由于是人工分析，效率低，,难以找到最优的待钻轨道施工方案；,当机械钻速较快时，,会出现停钻等施工方案的情况。,82.水平井待钻轨道施工方案优选技术水平井中靶施工存在的主要,9,2.,水平井待钻轨道施工方案优选技术,考虑造斜率不确定性的待钻轨道施工方案优选方法,根据新测的井斜、方位数据分析不同钻井方式的,造斜率范围,；,预测测量另长段的,轨迹范围,；,设计下段施工方案并预测该段完成后的轨迹范围,；,自动分析所有轨道能否中靶,按设计方案施工完后得到新的测量数据，重复以上工作,主要优点：,只需预测造斜率的范围，,更容易做到,给出下一部施工方案后就可以自动分析不同造斜率对应轨道能否中靶，,计算效率更高,将下一部施工方案完成后的井底作为中靶分析的起点，,可以最大限度地保证中靶,92.水平井待钻轨道施工方案优选技术考虑造斜率不确定性的待钻,10,2.,水平井待钻轨道施工方案优选技术,程序界面,102.水平井待钻轨道施工方案优选技术程序界面,11,2.,水平井待钻轨道施工方案优选技术,现场应用情况,江苏油田永,7,平,1,井自测深,2701m,至,A,靶的实测轨迹及预测轨迹包络线,112.水平井待钻轨道施工方案优选技术现场应用情况江苏油田永,12,3.,多点约束下的轨道优化设计方法,问题的提出,多目标井靶区轨道优化设计,没有一套成熟的方法，现在只是能做到,“,可以设计,”,出来，没有考虑优化；,复杂情况下的,防碰绕障轨道设计；,在,地质导向钻井,过程中，随着随钻测井和录井数据的丰富，可能会发现实际的含油油藏形状与设计不同，如何调整靶区轨道来适应地质目标的改变？,可以通过,多点约束下的轨道优化设计,来实现,123.多点约束下的轨道优化设计方法问题的提出,13,3.,多点约束下的轨道优化设计方法,设计方法,弹性杆挠曲线法,设想存在一个光滑弹性直杆，让该弹性杆在约束点上被光滑可旋转滑套限制，按能量最低原理，该弹性杆必然以变形弹性能最小的方式形成一条空间弹性杆挠曲线，计算出挠曲线形状就可以得到多点约束下的轨道。,主要特点：,摩阻扭矩小；,设计自由、灵活。,133.多点约束下的轨道优化设计方法设计方法弹性杆挠曲线,14,3.,多点约束下的轨道优化设计方法,算例,三维动坐标法求得的弹性杆曲线轨道,曲线投影法求得的弹性杆曲线轨道,逐点设计法得到的轨道,143.多点约束下的轨道优化设计方法算例三维动坐标法求得的弹,15,3.,多点约束下的轨道优化设计方法,算例分析,设计方法,待钻,轨道指标,逐点待钻,设计法,弹性杆挠曲线法,曲线投影法,三维动坐标法,井眼长度（,m,）,962.63,957.46,957.76,最大曲率,（,/30m,）,8.0,5.27,4.96,最大曲率变化率,（,/900m,2,）,不同井段间曲率存在突变,1.178,1.127,153.多点约束下的轨道优化设计方法算例分析 设,16,3.,多点约束下的轨道优化设计方法,程序界面,163.多点约束下的轨道优化设计方法程序界面,17,4.,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,问题的提出,174.特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法问题的提出,18,4.,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,问题的提出,由于没有现成的软件可用，利用现有的,LandMark,软件只能采用,试凑的方法,来实现,如何,又快又好,解决此种情况下的轨道优化设计问题？,184.特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法问题的提出,19,4.,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,设计模型,解决思路：采用,LandMark,轨道设计软件,自由连接设计,思想，根据,靶点处是否有井眼方向要求,、,靶点处井斜角与钻入角的关系,、,复杂井段相对靶点的垂直距离,等将某点至靶点的轨道设计问题概括为,6,个待钻轨道设计模型,来解决,194.特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法设计模型,20,4.,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,程序界面,204.特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法程序界面,21,4.,特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法,程序界面,214.特定井段有钻入角限制下的轨道优化设计方法程序界面,22,5.,考虑方位漂移的轨道优化设计方法,问题的提出,在钻井过程中，由于,地层特性,、,钻头类型,、,钻具组合,等因素的影响，井眼方位会发生自然变化，称之为“方位漂移”,由于方位漂移的存在，使得钻进过程中经常需要进行扭方位，,降低了钻井时效,在轨道设计时就考虑方位漂移的影响是一种较为有效的方法，但问题是,轨道的组成和形状千变万化,，,很难找到有效的解决方法,。,225.考虑方位漂移的轨道优化设计方法问题的提出,23,5.,考虑方位漂移的轨道优化设计方法,解决方法,假设通过一定的途径可以找到这样一个,特殊点,c,，以,c,点为目标,进行轨道设计,（包括待钻轨道），对设计好的轨道,考虑方位漂移影响后正好可以通过目标点,t,，这样就可以实现考虑方位漂移情况下的轨道设计。,E,N,235.考虑方位漂移的轨道优化设计方法解决方法EN,24,5.,考虑方位漂移的轨道优化设计方法,解决方法,E,N,245.考虑方位漂移的轨道优化设计方法解决方法EN,25,6.,恒工具角曲线轨道设计方法,问题的提出,在井眼轨道设计过程中，用到的绝大部分曲线为,直线,、,斜面圆弧线,、,圆柱螺线,、,自然曲线,（井斜变化率和方位变化率均为固定常数）等,理论上,没有方位漂移的稳斜钻具组合,钻出的井眼为,直线轨道,、,井口锁定的滑动导向钻具组合,对应着,斜面圆弧轨道,、,有方位漂移的增,/,降斜钻具组合,对应着,自然曲线轨道,目前现场最常见轨迹控制方法是,保持工具面角不变,256.恒工具角曲线轨道设计方法问题的提出,26,6.,恒工具角曲线轨道设计方法,恒工具面角曲线的特点,自然参数曲线：,圆柱螺线：,266.恒工具角曲线轨道设计方法恒工具面角曲线的特点自然参数,27,6.,恒工具角曲线轨道设计方法,恒工具面角曲线的轨道参数计算公式,276.恒工具角曲线轨道设计方法恒工具面角曲线的轨道参数计算,28,6.,恒工具角曲线轨道设计方法,恒工具面角曲线轨道设计方法,按照,轨道自由度,和,轨道约束方程数,相等的原则分析并确定,轨道的组成段数,，并得到轨道设计方程组,仅最大可能地在方程组中进行,消元处理,构造轨道设计,精度控制目标函数,，目标函数最小值对应的轨道及时要求的轨道。,286.恒工具角曲线轨道设计方法恒工具面角曲线轨道设计方法,29,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,各种曲线的由来,为了减小大位移井中的摩阻扭矩，人们想到了悬链线，认为,悬链线,剖面由于管柱与井壁的接触力最小，所以摩阻扭矩也最小,实际轨道设计过程中，发现悬链线轨道剖面曲率随井斜角的变化太快,(,与井斜角正弦的平方成正比,),，所以人为构造了一个,曲率随井斜角的正弦成正比,的曲线，即为,修正悬链线,准悬链线,是曲率变化率为常数的曲线,297.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计各种曲线的由来,30,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,悬链线轨道,悬链线微元受力示意,x,y,T+dT,T,+,d,T,T+dT,q,其中：,307.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计悬链线轨道悬链线,31,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,悬链线轨道,一段悬链线,l,b,c,b,c,井斜角的计算,垂深的计算,水平位移的计算,317.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计悬链线轨道一段悬,32,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,修正悬链线轨道,井斜角的计算,垂深的计算,水平位移的计算,327.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计修正悬链线轨道井,33,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,准悬链线轨道,井斜角的计算,垂深的计算,水平位移的计算,337.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计准悬链线轨道井斜,34,7.,悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计,大位移井剖面优化设计界面,347.悬链线、修正悬链线和准悬链线剖面设计大位移井剖面优化,35,谢谢各位,！,欢迎批评指正！,35谢谢各位！欢迎批评指正！,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,轨道优化设计方法方案,