【正文】 x1=平均值*偏離值（2）設(shè)計(jì)正交表并采集數(shù)據(jù)步驟一確定了因素的個(gè)數(shù)（三個(gè)）和水平（三水平），因此，采用三因素三水平的二次回歸正交設(shè)計(jì)。在三個(gè)變量的情況下，=，且最少應(yīng)有15組數(shù)據(jù)。于是，得到二次回歸正交設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)矩陣如表。表49 正交分析結(jié)構(gòu)矩陣表試驗(yàn)號(hào)111111112111111131111111411111115111111161111111711111118111111191000001010000011100000121000001310000014100000151000000此矩陣為15*10矩陣。根據(jù)正交表采集實(shí)鉆數(shù)據(jù)，得到下表。表410 正交分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)表試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)號(hào)161127123813491451015（3）對(duì)正交表進(jìn)行分析，回歸系數(shù)根據(jù)以上正交分析建立的矩陣，就可以建立3個(gè)變量的二次正交多項(xiàng)式回歸模型進(jìn)行計(jì)算，其一般形式為： （43）確定正交表系數(shù)（1）確定各因素的變化范圍。以和分別表示因素（j=1,2,3）變化的下限和上限，并用下式計(jì)算各因素的零水平（）和變化區(qū)間（）： （44）其中，注意就是偏離值。對(duì)每個(gè)因素的水平進(jìn)行編碼如下： （45）為了使組合設(shè)計(jì)具有正交性，必須對(duì)平方項(xiàng)進(jìn)行中心化處理（就是表中最后的3列數(shù)據(jù)），即： （46）其中是行號(hào)。需要指出的是在這里因素的最大上下水平對(duì)應(yīng)的不是+1和1，而是和，每個(gè)因素也不是三個(gè)水平，而是以下五個(gè)水平： 實(shí)際使用，只需將右側(cè)數(shù)據(jù)代入矩陣表中進(jìn)行計(jì)算即可?；貧w系數(shù)的計(jì)算 利用最小二乘法原理，得到回歸方程為： （47）系數(shù)為： 其中。根據(jù)上式，計(jì)算得到回歸系數(shù)列表如下表411 計(jì)算得回歸系數(shù)表系數(shù)值常數(shù)項(xiàng)（b0）b0 一次項(xiàng)（b1b4）b1b2b3混合項(xiàng)（bij）b1b2b1b3b2b3平方項(xiàng)（bjj）b11b22b33寫成多項(xiàng)式形式為： （48）回歸方程的顯著性檢驗(yàn)采用方差分析對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，建立方差分析表如下表412 正交方差分析表來源平方和自由度均方和F比顯著性回歸剩余總計(jì)表中 可見，回歸方程對(duì)于顯著性是高度顯著的，即該方程用于塔河油田螺桿鉆具造斜率的預(yù)測在理論上是可行的。下面對(duì)方程進(jìn)一步置換簡化，將代入上式，并忽略弱項(xiàng)，可得到： （49）式中： ：鉆壓，范圍[80，100]KN； D:井徑,范圍[216，224]mm； ：井斜角，范圍[20，40]度?？梢钥闯觯海?）常數(shù)項(xiàng)代表了地層影響因子，其它各項(xiàng)反映了鉆壓、井眼直徑、裝置角 和井斜角或單獨(dú)、或交互對(duì)鉆具實(shí)際造斜率的影響；（2）系數(shù)大小將直接反映了相關(guān)因素對(duì)工具造斜率的影響能力：①BHA與地層交互作用，是鉆具造斜率的主要影響因素，遠(yuǎn)超過鉆壓、井眼直徑和井斜角的影響；②井徑對(duì)造斜率影響較為明顯，其次為鉆壓，但這二者影響規(guī)律并非呈現(xiàn)完全遞增或遞減，二次項(xiàng)的影響也較大。在2040度井斜范圍內(nèi)，工具造斜率隨著井斜的增大而增大。③得到的公式體現(xiàn)出的因素影響規(guī)律趨勢與前面分析基本相符，但正交分析本身對(duì)數(shù)據(jù)要求比較嚴(yán)格，定量關(guān)系有待進(jìn)一步試驗(yàn)確定?？傊?，正交分析方法應(yīng)用于動(dòng)力鉆具造斜率影響規(guī)律分析及預(yù)測屬于新應(yīng)用，具有可行性和獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，雖然在與鉆井實(shí)際結(jié)合上還需緊密，但不失為一項(xiàng)有益的探索。第5章 塔河油田水平井軌道優(yōu)化實(shí)例設(shè)計(jì)與分析通過前面幾章的研究，建立了塔河油田軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，確定了約束條件的范圍，并針對(duì)螺桿鉆具造斜率進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，從理論基礎(chǔ)及施工實(shí)際為進(jìn)行軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)做好了系統(tǒng)的準(zhǔn)備。下面選取塔河油田AT110H井進(jìn)行軌道的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 AT110H井簡況以AT110H井作為例子進(jìn)行井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)，該井的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：構(gòu)造位置：阿克亞蘇1號(hào)構(gòu)造。井口坐標(biāo)（復(fù)測）：X= Y=A點(diǎn)坐標(biāo)：X= Y= 垂深：B點(diǎn)坐標(biāo)：X= Y= 垂深：靶區(qū)要求：靶半高：A點(diǎn)＜1m B點(diǎn)＜1m靶半寬：A點(diǎn)＜5m B點(diǎn)10m靶前位移：300m 水平段長：310m 地面海拔：鉆井方位：176。鉆井性質(zhì)：開發(fā)水平井目的層位：三疊系中油組設(shè)計(jì)井深：斜導(dǎo)眼：垂深：4333 m（鉆穿下油組20m）。設(shè)計(jì)井深：，垂深：（鉆臺(tái)面起算）。 約束條件確定通過上述地質(zhì)給定數(shù)據(jù)以及前面結(jié)論，得到進(jìn)行AT110H井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件如下：（1）穩(wěn)斜角限制：45176。60176。（2）第一造斜點(diǎn)范圍：39004050米（3）中間段長度：40150米（4）造斜率范圍根據(jù)造斜點(diǎn)與靶點(diǎn)垂差及靶前位移，176。/30m。通常使用的螺桿鉆具理論造斜率在11176。/30m。根據(jù)AT1區(qū)塊的研究結(jié)論，通過表44中AT1區(qū)塊鉆穿斜井段地層對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)，取最小值為軌道設(shè)計(jì)時(shí)采用的上限，176。/30m。 AT110H井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型建立及求解針對(duì)上述約束條件，建立AT110H井軌道優(yōu)化計(jì)算模型如下建立水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型如下 角度約束 造斜率約束 中間段 造斜點(diǎn)約束 中靶要求 令 xi(i=1,…5)對(duì)應(yīng)，則目標(biāo)函數(shù)變?yōu)榫€性約束 非線性不等式約束 非線性等式約束 對(duì)于AT110H井，代入約束條件具體數(shù)據(jù)得到求解上述最優(yōu)化問題得到優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)（求解程序見附錄），與該井原設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比如下表：表51 優(yōu)化參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)比表造斜點(diǎn)深（m）第一半徑(m)穩(wěn)斜角（176。）中間段長（m）第二半徑(m)總井深（m）設(shè)計(jì)參數(shù)396045優(yōu)化參數(shù)3925．6由上表可以看出，在各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)滿足施工要求的情況下，實(shí)現(xiàn)了軌道設(shè)計(jì)的定量優(yōu)化，給施工設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。本文以軌道最短作為優(yōu)化目標(biāo)是目前軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)的常用優(yōu)化目標(biāo)，由于軌道優(yōu)化在滿足施工條件的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，故優(yōu)化結(jié)果能夠達(dá)到降低成本和施工難度的目的。更為重要的是，實(shí)現(xiàn)水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)可以彌補(bǔ)試算法在設(shè)計(jì)中的不足，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。第6章 總結(jié)，推導(dǎo)了針對(duì)單增、雙增、三增多種剖面的二維軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。模型以軌道最短為優(yōu)化目標(biāo)，考慮了多種約束條件，利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算，獲取合理結(jié)果。，理論基礎(chǔ)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，得出造斜點(diǎn)、穩(wěn)斜角范圍、調(diào)整段長度、井眼曲率的取值范圍。認(rèn)為，AT1區(qū)塊造斜點(diǎn)選取在3950米，穩(wěn)斜角最好控制在45176。到60176。之間，調(diào)整段長度范圍在40150米為宜。，在幾何造斜率計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，得出了不同地層對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)，預(yù)測螺桿鉆具實(shí)際造斜率，誤差在5%到13%之間。采用正交分析方法進(jìn)行研究，進(jìn)一步回歸得出了鉆壓、井徑、井斜等因素對(duì)造斜率的影響規(guī)律，該方法屬于初探，具有可行性和獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。4. 針對(duì)AT110H井，建立了該井的水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，確定相應(yīng)的約束條件，采用合理算法進(jìn)行了優(yōu)化，獲得的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果符合施工實(shí)際需要，并實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化目標(biāo)。參考文獻(xiàn)1. 高德利，劉希圣，2. 蘇義腦,18(6)3. 4. 5. 6. ，12，30（6）7. 張焱，吳爽，劉坤芳，曹里民，12，27（6）8. 龔偉安.“狗腿嚴(yán)重度”，（3）9. ，10，27（5）10. 劉修善，911. （6）12. （6）13. 陳生琯，（2）14. ，（4）15. ，10，31（5）16. 白家祉，,617. 唐雪平，蘇義腦，7，24（7）18. 劉修善，10，17（4）19. ，2，12（1）20. 唐雪平，蘇義腦，3，34（3）21. 崔紅英，張建國，22（4）22. 劉修善. ，8，28（4）23. 劉修善，16（1）24. 陳明，17（5）25. 王覺民，9，12（5）26. 范子菲，方宏長，1，18（1）27. ，6，26（6）28. ，5，33（3）29. 劉修善，6，29（3）30. 劉繪新，31. 羅武勝，魯琴，徐濤，6，27（6）32. ，20（5）33. 孫文博，劉明國，5，14（3）35. 夏遠(yuǎn)明，郭海洲，張運(yùn)明，（11）36. 杜鋒，王子臣，337. 劉汝山，王寶新，王振光，10，27（5）38. 孫書貞，張炎山， 平1 ，2，9339. 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