【正文】 當(dāng)鉆到井斜角為 76176。在模型中可令 Lh 為 0，且 K1=K2， 設(shè)計(jì)出其軌道。 （ 4）地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。 （ 2）多目標(biāo)井設(shè)計(jì)和施工。用戶可根據(jù)需要給定 L K Lh、 K L2 個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)中的個(gè) ,可準(zhǔn)確快速地求出另一個(gè)參數(shù)；給定 L1 、 Lh 、 L2 時(shí)，求出 K1=K2 。根據(jù)裝置角、工具造斜率和軌道上的兩點(diǎn)井斜角間的幾何關(guān)系式，可推導(dǎo)出斜平面上圓弧段井眼軌道上任一點(diǎn)裝置角的直接計(jì)算式，為精確控制井眼軌道提供依據(jù)。 由圓弧段長(zhǎng)度 S S2 和直線段長(zhǎng)度 L1 、 L2 、 Lh可分別求出 A、 B、 C、 D、 T 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的井深。常見的二維井眼軌道設(shè)計(jì)剖面是三維五段制剖面的一種特殊形式，因此該模型也可用于通常的二維井眼軌道設(shè)計(jì)，如二維 S 型和雙增剖面。 s 為設(shè)計(jì)起始點(diǎn)， S 為始點(diǎn)切線向量， T 為目標(biāo)點(diǎn)， t 為目標(biāo)點(diǎn)切線向量。 但實(shí)踐表明， 在特殊設(shè)計(jì)要求條件下，求解某些軌道參數(shù)須進(jìn)行多重迭代，且 本研究是尋求一種井眼軌道的新設(shè)計(jì)方法，可求出設(shè)計(jì)模型的精確解，而且設(shè)計(jì)軌道模型也具有普遍性、 靈活性和實(shí)用性，以滿足不同的井眼軌道設(shè)計(jì)要求。該方法有實(shí)際意義，但對(duì)決策參數(shù)的對(duì)求解變量的取值范圍給定要求較高，難以求解。 （ 2）求解非線性方程組。但如何在多約束條件下設(shè)計(jì)出合理的三維軌道和精確求解軌道設(shè)計(jì)參數(shù)一直是一個(gè)難題，目 前常采用的方法有： （ 1）給出吻合點(diǎn)，即穩(wěn)斜點(diǎn)的井斜角和方位角。在 3 種基本類型水平井的基礎(chǔ)上，又繁衍形成多種應(yīng)用類型，如大位移水平井、側(cè)鉆水平井、階梯水平井等。 ~30176。多目標(biāo)井、 側(cè)鉆井等的井眼軌道設(shè)計(jì)及調(diào)整軌道設(shè)計(jì)都 是三維的。 結(jié)論 1)本文建立的二維井眼軌道設(shè)計(jì)模型具有代表性和普遍適用性，在井眼軌道設(shè)計(jì)方面有著廣泛的應(yīng)用，完善了井眼軌道設(shè)計(jì)方法。 二維軌道設(shè)計(jì)模型及其精確解 第 13 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 應(yīng)用 本文建立的二維井眼軌道設(shè)計(jì)模型具有代表性和普遍適用性，設(shè)計(jì)模型不僅包含了常規(guī)的三段制 (J 型 )、五段制 (S 型 )和雙增型軌道，而且還可令直線段長(zhǎng)度為零，由此組成多種軌道剖面型式： 1)直線段 +圓弧段 +直線段 +圓弧段 +直線段 (LlO， L2O， L3=0)； 2)直線段 +圓弧段 +直線 段 +圓弧段 (L10， L20， L3=0)； 3)直線段 +圓弧段 +圓弧段 +直線段 (L10， L2=0， L30)； 4)圓弧段 +直線段 +圓弧段 +直線段 (L1=0， L20， L﹥ 0)； 5)直線段 +圓弧段 +圓弧段 (L10， L2=0， L3=0)； 6)圓弧段 +直線段十圓弧段 (L1=0， L20， L3=0)； 7)圓弧段 +圓弧段 +直線段 (L1=0， L2=0， L3﹥ 0)； 8)圓弧段 +圓弧段 (L1=0， L2=0， L3=0)； 9)直線段 +圓弧段 +直線段 (L1﹥ 0， L20， R2=0,L3=0)； 10)直線段 +圓 弧段 (L10， L2=0， R2=0,L3=0)； 11)圓弧段 +直線段 (L1=0， L20， R2=0,L3=0) 12)圓弧段 (L1=0， L2=0， R2=0,L3=0)。當(dāng) a1=a3 時(shí)，不能同時(shí)求解 R1 和 R2，以及 L1 和 L3，此時(shí)方程元解或有多種組合解。在有解的情況下，可唯一確定另外 2 個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù) +對(duì) 8 個(gè)變量，任選 2 個(gè)進(jìn)行求解組合，可得到 28 種求解方式。 在設(shè)計(jì)軌道時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要可令直線段長(zhǎng)度為零，可選取一個(gè)或兩個(gè)圓弧段，以及兩個(gè)圓弧段同向 (雙增斜段 )或反向 (增降斜段 )，由此可組成多種不 同的設(shè)計(jì)軌形式，水平井井眼軌道設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 滿足各種設(shè)計(jì)要求。 圖 42 一般二維圓弧型井眼軌道設(shè)計(jì)模型 由圖 42可知，二維井眼軌道設(shè)計(jì)模型的約束方程為 1 1 1 2 1 2 2 2 3 2 _ 3 3c o s ( sin sin ) c o s ( sin sin ) c o sTH L R L R L? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3sin ( c os c os ) sin ( c os c os ) sinTS L R L R L? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? (41) 方程 (41)是根據(jù)雙增型軌道形式列出。圖 42 中 D 為原點(diǎn)，設(shè)在井口或設(shè)計(jì)起始點(diǎn)， H 為垂深， s 為位移， T 為目標(biāo)點(diǎn)。文獻(xiàn)建立了兩種典型的三維井眼軌道設(shè)計(jì)模型，可組成多種軌道形式，且求得了模型的精確解，可用于各種類型井的井眼軌道設(shè)計(jì)。 水平井井眼軌道設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 4 二維軌道設(shè)計(jì)模型及其精確解 問題的提出 二維井眼軌道設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)軌道只在同一鉛垂平面內(nèi)變化，即只有井斜角的變化，而沒有井斜方位的變化。 根 據(jù)鉆柱的最大載荷和鉆柱鋼材的極限強(qiáng)度就可以計(jì)算出最大水平段長(zhǎng)； 從剛度方面考慮 ， 在定向鉆進(jìn)和旋 轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工況下鉆柱易發(fā)生失穩(wěn)， 根據(jù)臨界條件可以得 出極限載荷。 這與文獻(xiàn) 的結(jié)論完全吻合 。 儲(chǔ)層厚度對(duì)最短水平段長(zhǎng) 的影響見圖 34。 假設(shè)：滲透率的各向異性對(duì)水平井產(chǎn)量的影響如圖 所 示， 其中縱坐標(biāo)為水平井產(chǎn)量與直井產(chǎn)量之比 。 基本參數(shù)的工程解釋及優(yōu)化方法 第 7 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 優(yōu)化方法 從地質(zhì)及油藏工程的角度主要是根據(jù)油藏的具體條件， 在盡量降低鉆井成本的前提下使產(chǎn)量 最高。 (2)隨鉆軌道由幾段定曲率曲線光滑連接而成，且曲線的曲率主要由動(dòng)力鉆具的廣義造斜率決定。 p)柱面圖表示法。采用右手系，以 非直井井口為坐標(biāo)原點(diǎn)，以正北 FN)作為 X軸的正向，以正東 (E)方向作為 Y 軸的正向， Z 軸鉛垂向下指向地心。 k)井眼曲率：非直井跡切線矢量對(duì)于弧長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)程度，它反映了井跡的彎曲程度。 h)Z 具面角：沿非直井跡切線方向所構(gòu)成的平面順時(shí)針轉(zhuǎn)向造斜工具彎曲平 面而形成的夾角，單位為度或弧度。 e)水平位移 (DISP)：井跡上任意一點(diǎn)至井口或井跡上另外一點(diǎn)所在鉛垂線的距離，單位為 m。本文中將要用到如下參數(shù)： a)井深：井跡 (井眼軌道 )上任意一點(diǎn)到井口的曲線長(zhǎng)度，也稱為斜深或測(cè)量深度。它可以視為靜態(tài)的，亦可以視為動(dòng)態(tài)的。定向井、側(cè)鉆井、水平井、側(cè)鉆水平井、分支井、大位移井都屬于非直井的范疇。另外，泵的性能也與雜波的出現(xiàn)有關(guān)。 這也是一種常見故障，當(dāng)雜波的波峰明顯低于正常波波峰并明顯低于壓力門限，且數(shù)量也不多時(shí)，并不影響儀器的正常工作。曾遇到：壓力傳感器先漏漿，電焊絲扣后專用機(jī)波形倒立，司顯全部顯示小雜波，泵壓表有壓差，更換壓力傳感器 后，波形恢復(fù)正常。 第四增斜水平井井眼軌道設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 段： 入 A 靶前 50米左右到 A 靶應(yīng)設(shè)計(jì)為第四增鉆進(jìn)過程中測(cè)得的井斜和方位明位超出正常范圍值，這種情況首先應(yīng)考慮探管問題或是磁干擾問題。所以優(yōu)化時(shí)應(yīng)把開始造斜時(shí)的造斜率設(shè)計(jì)小一點(diǎn)，符合實(shí)際施工要求。設(shè)計(jì)出似圓弧狀軌跡控制剖面。但是在實(shí)際施工過程中一旦進(jìn)入油層，這個(gè)造斜率往往無法實(shí)現(xiàn)，很容易打沉。一般來說，現(xiàn)有的 MWD 測(cè)量?jī)x器能滿足中曲率半徑水平井的測(cè)量要求； FEWD 儀器則要 求最大造斜率小于等于 25176。不同的地層造斜率也不盡相同。開發(fā)剩余可開采儲(chǔ)量已成為當(dāng)務(wù)之急。 國(guó)內(nèi)水平井井眼軌道設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r 水平井鉆井技術(shù)是上世紀(jì) 80 年 代國(guó)際石油界迅速發(fā)展并日益完善的一項(xiàng)綜合 技術(shù)，它包括水平井油藏工程和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、水平井井眼軌道控制技術(shù)、水平井鉆井液與油層保護(hù)技術(shù)、水平測(cè)井技術(shù)和水平完井技術(shù)等一系列重要技術(shù)，它綜合了多種學(xué)科的一些先進(jìn)技術(shù)成果。 國(guó)外水平井井眼軌道設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來，世界水平井軌道設(shè)計(jì)以更快的速度推廣和普及，成為提高油田勘探開發(fā)綜合效益的重要途徑。實(shí)際上，水平井軌道的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須綜合考慮油藏、鉆井、采油的具體條件，涉及流體力學(xué)、滲流力學(xué)、巖石力學(xué)、管柱力學(xué)等多學(xué)科。應(yīng)用該模型成功地解決了復(fù)雜的多約束條件下的三維井眼軌道設(shè)計(jì)這一難題，具有普遍適用性，可廣泛用于設(shè)計(jì)各種類型的水平井、定向井和多目標(biāo)井，為井眼軌道控制提供了更為準(zhǔn)確的理論依據(jù)。合理的井眼軌道設(shè)計(jì)是成功控制井眼軌道的關(guān)鍵。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。石油鉆采工藝。是由鉆采工藝。 解決辦法： 認(rèn)真復(fù)習(xí)書本水平井軌道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，鞏固知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)井眼方位有較大偏差，有可能造成脫靶時(shí)，必須使用動(dòng)力鉆具造斜工具來完成扭方位。 Ⅱ 段結(jié)束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段?？偟恼f，一口定向井的軌跡控制過要分三個(gè)階段。但薄油層、低壓滲透油層采用常規(guī)方法開采所帶來的高投入和低產(chǎn)出已成為不可忽視的問題。由于水平井鉆井主要以提高老油區(qū)、薄油層、邊際油區(qū)等油氣產(chǎn)量或油氣采收率為根本目標(biāo)，所以，已經(jīng)投產(chǎn)的水乎井絕大多數(shù)帶來了十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此水平井技術(shù)被譽(yù)為石油工業(yè)發(fā)展過程中的一項(xiàng)“重大突破”。在 19901995年的 6年中，世界上共鉆成水平井 12590 口，是 19841989 的 6年中所鉆水平井總數(shù)的近 15倍。隨著水平鉆井技術(shù)的不斷發(fā)決，鉆井成本逐年下降。與此同時(shí)，超短半徑水平井，徑向水平井 也將會(huì)取得新的進(jìn)展以至形成配套技術(shù)，為老井修復(fù)，死井復(fù)活提供重要技術(shù)支撐。 由于定向井水平井能夠擴(kuò)大油氣層裸露面積，對(duì)于提高油氣井單井產(chǎn)量，油氣采收率效果顯著，特別是對(duì)于薄層油氣藏，高壓低滲油藏以及井間剩余 油等特殊油氣藏。另外根據(jù)中、長(zhǎng)半徑水平井的特點(diǎn)，運(yùn)用微分幾何原理，依據(jù)水平井的施工條件和地下約束限制，考慮目標(biāo)點(diǎn)和當(dāng)前點(diǎn)的相對(duì)位置，工具造斜能力及油層位置變化等因素，給出水平井待鉆軌道完整的設(shè)計(jì)方案。 XX 大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 名 稱 水平井井眼軌道設(shè)計(jì) 題 目 類 型 畢業(yè)論文 系 部 石油資源系 專 業(yè) 班 級(jí) XXXXXXXX 學(xué) 生 姓 名 XX 指 導(dǎo) 教 師 XXX 輔 導(dǎo) 教 師 XXX 時(shí) 間 2021年 2 月至 2021年 6月 目錄 任務(wù)書 …………………………………………………………………………………… Ⅰ 開題報(bào)告 ………………………………………………………………………………… Ⅱ 指導(dǎo)教師審 查意見 ……………………………………………………………………… Ⅲ 評(píng)閱教師評(píng)語 …………………………………………………………………………… Ⅳ 答辯會(huì)議記錄 …………………………………………………………………………… Ⅴ 中文摘要 ………………………………………………………………………………… Ⅵ 1 緒論 .................................................................................................................................. 1 課題的研究背景及意義 ........................................................................................ 1 國(guó)外水平井井眼軌道設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r .................................................................... 1 國(guó)內(nèi)水平井井眼軌道設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r .................................................................... 1 2 優(yōu)化井眼軌道剖面設(shè)計(jì) .................................................................................................. 3 影響因素 ................................................................................................................ 3 優(yōu)化方法 ............................................................................................................... 3 3 基本參數(shù)的工程解釋及優(yōu)化方法 .................................................................................. 5 參數(shù)解釋 ....................................................................................................