鱼骨型分支井轨道优化设计研究

摘要

鱼骨型分支井以其典型的技术优势引起了世界石油工业的广泛关注，而轨道设计是钻分支井前钻井工程的首要关键环节，因此开展分支井轨道优化设计研究对于分支井钻井技术具有重要意义。 本文在调研国内外分支井技术研究成果的基础上，结合胜利油田已钻的鱼骨型分支井的情况，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，针对鱼骨型分支井轨道优化设计展开研究。从鱼骨型分支井的轨道类型及其油藏适应性分析入手，分析总计了分支井轨道设计的油藏地质因素，归纳出分支井轨道设计的原则、方法和步骤。从产能和工具的工艺实现上，对分支井形态参数分支长度、分支夹角、分支数目、分支间距进行优化，得到了不同形态参数对鱼骨型分支井产量影响的规律；应用COMPASS软件对分支角度，分支长度和分支弯曲度，工具造斜率进行分析研究。针对鱼骨型分支井的三维特性，提出了分支井轨道分段计算方法--空间圆弧方法，建立全井眼轨道最优化设计模型，并在轨道优化设计中引入最优化方法乘子法求解。应用有限元法分析了曲率半径和侧钴方位对连接井段井壁应力分布的影响，以及连接处破坏的程度及变化规律，研究了分支连接处的应力分布规律，结果表明连接井段井眼最稳定时的最佳分支侧钻方位应沿着最大水平主应力方向。 鱼骨型分支井轨道优化设计方法已在胜利油田Z18-ZP1井中成功应用，并取得了很好的钻采效果。

目录

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声明

第一章绪论

1.1问题的提出及研究的意义

1.1.1问题提出的背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状分析

1.2.1分支井技术研究现状

1.2.2井眼轨道设计的研究现状

1.3轨道设计方法概述

1.4本文主要研究思路、内容

1.4.1研究思路

1.4.2研究内容

第二章鱼骨型分支井轨道设计的影响因素及设计原则

2.1鱼骨型分支井轨道设计的油藏地质因素分析

2.1.1分支段方位应考虑的油藏地质因素

2.1.2分支段数目应考虑的油藏地质因素

2.1.3分支段长度应考虑的油藏地质因素

2.1.4分支侧钻点位置应考虑的油藏地质因素

2.2鱼骨型分支井的钻井完井因素

2.2.1钻进方式选择技术

2.2.2鱼骨型分支井悬空侧钻技术

2.2.3鱼骨型分支井完井技术

2.3鱼骨型分支井轨道设计原则

第三章分支形态优化和轨道优化模型建立

3.1以产能为目标的分支形态优化

3.1.1鱼骨型分支井的产能半解析模型

3.1.2分支对称性和弯曲程度对鱼骨型分支井产能的影响

3.1.3非对称鱼骨型分支井形态优化

3.2以工具实现为目标的分支形态优化

3.2.1分支角度

3.2.2分支长度

3.2.3分支弯曲度

第四章鱼骨型分支井轨道设计计算方法

4.1二维井眼轨道设计方法

4.2三维井眼轨道设计方法

4.2.1调方位圆弧法

4.2.2空间圆弧法

4.3轨道分段设计计算方法

4.3.1轨道分段设计模型

4.3.2井眼曲率校核

4.4井眼轨道优化模型的建立

4.4.1优化设计思路

4.4.2优化设计模型

4.4.3模型求解

第五章分支连接井段井眼力学分析

5.1分支井连接井段的几何模型

5.2连接井段的有限元力学模型及网格模型

5.2.1基本假设

5.2.2力学模型和网格模型的建立

5.2.3基本数据和分析步骤

5.3井眼破坏判断准则－Mohr-Coulomb准则

5.4结果分析

第六章设计实例及应用效果

6.1 Z18-ZP1井地质基础

6.1.1 Z18-ZP1井油藏地质特点

6.1.2Z18-ZP1井油藏地质数据

6.2 Z18-ZP1井轨道优化设计方案

6.2.1 Z18-ZP1对井眼轨道的要求

6.2.2轨道优化方案

6.2.3设计数据与实钻数据对比

6.3本章小结

第七章结论与建议

参考文献

攻读学位期间取得的成果

致谢