侧钻水平井轨道三维优化设计模型及应用

对目前几种轨道设计方法进行了讨论。结合侧钻水平井轨道控制技术的特点 ,依据数学优化理论 ,建立了侧钻水平井轨道三维优化设计的数学模型。该模型以最短曲线段长度为目标函数 ,定量地考虑了影响轨道设计与控制的主要因素。理论分析与 10多口井的验证表明 ,与常规轨道设计方法相比 ,该模型真实地反映了侧钻水平井轨道控制的规律 ,提高了轨道设计的科学性 ,避免了重复调整设计的缺点 ,极大地简化了轨道三维设计的过程。另外 ,该模型具有中靶精度可调。

侧钻水平井轨道设计模型、算法及应用

本文针对三维水平井轨道优化设计问题 ,建立了以非线性常微分方程为主要约束条件的最优控制模型。以均匀设计方法选初始点 ,并依此把允许区域分解为有限多个子域 ,在每个子域上构造了改进的Hooke Jeeves优化算法。将它用于多口水平井的实际生产中 ,表明了本文给出的模型。

三维水平井井眼轨迹设计最优控制模型及算法

针对三维水平井井眼轨迹优化设计问题 ,首次建立了以非线性状态方程为主要约束条件的目标控制模型 .依该模型的特点 ,构造了改进的 Hooke-Jeeves优化算法 .为获得全局最优解 ,采用均匀设计方法选取初始点 .计算结果证明了模型、算法及研制软件的正确性与有效性 .而且具有计算时间短 。

用钻头与地层相互作用模式预测井眼轨道

给出了沿钻头轴向力方向和侧向力方向，考虑岩石破碎方式和破岂门限力对相应方向钻速的影响而建立的三维钻速方程，及井眼曲率等预测计算模式，对实际应用时，钻头机械力和钻头偏转角、测斜参数、地层倾角和倾向角、岩石破碎方式指致、地层各向异性参数、钻头各向异性参数和地层法向钻进效率等参数的确定方法进行了说明。在实际轨道预测中，计算用参数的准确性及计算程序的可靠性对预测结果准确程度显得尤为重要。理论成果和计算软件在辽河油田冷平１井、冷平３井和齐４０－平１、齐４０－平２水平井井眼轨道控制中进行了试验性应用，预测井段井眼曲率平均误差控制在０．５°／３０ｍ，达到水平井井眼轨道控制施工的要求。

三维水平井最优控制系统及应用

建立了三维水平井井眼轨迹的非线性多阶段动力系统.论述了该系统解的存在性及其最优控制的可控性和多解性.以均匀设计方法选初始点,并依此把允许区域分解为有限多个子域,在每个子域上构造了改进的Hooke-Jeeves优化算法.将它用于多口水平井的实际生产中,表明了本文给出的模型、算法及软件的正确性与有效性.

二维水平井轨道设计的优化模型及算法

建立了设计二维水平井轨道的非线性优化数学模型，并构造了两种求解算法．第一种方法是依据Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ 条件及可行域的特点构造的网格算法，第二种方法是将原问题化为与之等价的双层规划问题，然后依据上下层规划的最优性条件，建立了一种更为切实有效的求解算法。

求解变分不等式的两种投影型算法（英文）

提出求解变分不等式的两种投影型算法，并证明了该算法对求解伪单调变分不等式为全局收敛的。

二维定向井轨道优化设计及实例研究

通过对二维定向井轨迹影响因素 (井轨迹曲线参数 )的分析 ,建立了考虑下部钻具组合特性、轨迹曲线参数、地质要求等因素 ,以最短井轨迹曲线长为目标的二维井轨道非线性规划模型 .根据目标函数及可行域的性质 ,采用均匀设计法选择初始点 ,构建了模型求解算法 .根据算法研制的软件对二维定向井的十余种常见剖面类型均能很快给出最优设计 ,提高了剖面设计的灵活性及计算速度和精度 。

地面钻柱扭摆方法释放井下摩阻的研究进展

滑动钻井中井下钻柱摩阻的释放问题,是制约现代钻井作业向更深、更远目标快速钻进的难题。地面钻柱扭摆方法是一种最具有发展前景的释放井下钻柱摩阻效应的措施。详细评述了国内外机械扭摆运动/钻柱/井筒的相互作用规律、井下钻柱在地面扭摆运动作用下的力学行为特征、钻柱地面扭摆运动的行为控制方法等方面的研究进展,以此为基础,提出了地面钻柱扭摆方法释放井下摩阻效应的未来研究重点。

自动滑动钻井控制系统的研究进展

鉴于旋转导向钻井工具所需费用高且对井眼尺寸的限制严格,国外研发了一种新型自动滑动钻井控制系统,即自动扭矩控制系统。该滑动钻井控制系统的硬件部分是一个与顶驱控制系统相连的地面控制系统,它采用扭矩摇摆技术通过顺时针与逆时针交互旋转钻柱顶部,以保持上部钻柱一直做切向运动,从而克服与导向马达问题有关的多种摩擦阻力。现场应用结果表明,该技术能使钻压平稳地传递给钻头,增加工具面定位优势,延长井下设备(马达、钻头、MWD等)的使用寿命,减小井眼轨迹的偏移和降低扭曲值,进而大幅提高钻井效率。

超深井循环压耗计算模型研究

传统的循环压耗计算模型主要是针对浅井和中深井,其温度和压力对钻井液流变性和密度的影响小,因此精度能够满足工程需要。但高温、高压环境下的超深井钻井,温度和压力对钻井液密度和流变特性的影响已不能忽略。为了使钻头得到更多的压力降和水功率,尽量减小钻井液传递过程中能量的损耗,就必须准确求得循环系统压力损耗。鉴于此,建立了考虑温度、压力效应的超深井钻井循环压耗计算模型,并编制了应用软件。计算结果表明,计算的循环压耗与实际压耗符合率在95%以上;考虑温度、压力效应的循环压耗与不考虑温度、压力效应的循环压耗相差3 MPa左右,这为增大喷嘴压力降、开展超深井钻井喷射钻井提供了理论指导。

径向水平井注氮气速度对减轻静液柱压力的影响

为了改善径向水平井水力破岩和携砂效果,以多相流理论为基础,借鉴欠平衡钻井基本原理,把欠平衡技术引入到径向水平井设计和施工中,研究了径向水平井施工中压力控制问题,建立了径向水平井施工的物理模型和气混两相流动模型,并对径向水平井施工中注气量对井内压力的影响关系和规律进行了计算和分析。结果表明,氮气的注入可以有效降低井底压力,同时利用充氮气钻井液可同步携带岩屑返出地面;井底压力与注气速度和钻井液排量有关,注气速度越大,钻井液排量越小,井底压力降低幅度越大;环空岩屑只有当钻井液排量达到一定时,配合适当的注气速度才能被安全携带出地面。研究结果为进行径向水平井欠平衡施工的设计提供了理论依据。

新型Y342封隔器的研制

为了解决在分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层的过程中常规的Y341在多级封隔器管柱中无法正常解封的问题,研制了新型的Y342封隔器。该封隔器采用三级胶筒组合密封,能承受高压。右旋上提管柱的解封操作简单可靠,设计了防止提前解封的机构,确保在坐封的过程中不会提前解封,独特的分离中心管设计使得逐级解封更加稳定可靠。通过多次室内试验和现场应用表明,在178 mm 20~#~29~#的套管和150℃的井下环境中能够承受上下环空压力达到51.7 MPa。

机械振动降摩减阻技术在滑动钻井中的应用

摩阻问题是目前各种复杂结构井钻井作业中最突出的问题,尤其体现在滑动钻进中,托压、粘阻严重。大摩阻和大扭矩的存在使得钻柱发生屈曲,钻压无法传递至钻头,井眼的延伸自动停止,钻井作业很难继续甚至出现危险事故。文中主要介绍了井下摩阻产生的原因及其危害,阐述了机械振动降摩减阻方法的原理及其在此领域的优势,并选用了周向水力振动器为减阻工具进行现场实验,通过对比两口井的现场开采数据,分析了机械振动方法在井下减摩中的可行性以及该技术给石油开采行业带来的效率提升。

在役抽油机曲柄销超声波检测方法研究

为确定一种适合在役抽油机曲柄销裂纹的检测方法,进行了试验研究。结果表明:JB/T4730.3—2005第7章的螺纹检测要求可以作为检测依据,采用小角度纵波直探头可以探测锥面的初始裂纹,进行准确判断和定位。根据研究结果提出了检测方法:JB/T4730.3—2005可作为检测标准;对比试块应与被检曲柄销声学性能相近,结构尺寸相同,在容易产生裂纹的部位加工切槽;根据曲柄销图纸计算适合检测的角度,从而选择适合的探头折射角;按照一定的程序可检测出较小的表面裂纹。应用结果表明:本检测方法高效可靠,应用本方法对在役抽油机曲柄销进行检测,可避免曲柄销断裂。

抽油杆力学分析计算与杆柱优化软件的研究

根据目前处于油气井开发晚期,杆组合的偏磨现象日益突出,文中采用测试仪测试井内真实受力,并通过相应的修正,编制了一套抽油杆力学分析计算与杆柱优化软件。根据相应的参数,软件计算井内杆柱受力并可以进行杆组合优化设计。实例表明,该软件可以实现相应的功能,并对现场作业起到相应的指导作用。

高速经济型数控车床整体稳定性的动力学分析

论述了一种利用计算机技术进行机床设计研发的方法。采用虚拟制造技术,可以在设计阶段就对设计的方案、结构等进行仿真,解决大多数问题,提高一次试制成功率。采用虚拟现实技术,可以方便、直观地进行工作性能检查。它可以对机床整机的动、静和热态性能进行仿真建模,调整构件的结构参数和结合面的刚度、阻尼和热力特性,可以得出机床刚度、热变形、结构薄弱环节和切削稳定区,并由动画显示其振动模态,它为设计人员提供直观判断的形象,同时还有结构改进的分析系统,以利于设计人员进行结构优化设计。

高效螺杆钻具在召51-44-19井中的应用

螺杆钻具作为以钻井液为动力的一种容积式马达,是国际上石油钻井过程中最常用的一种井下动力钻具。随着我国在中西部地区直井、定向井、大斜度井以、水平井、丛式井以及多底井数量逐渐增多,螺杆钻具在石油、天然气井钻进过程中防斜打直以及定向造斜过程中起了至关重要的作用。文中重点介绍了高效螺杆钻具的结构及工作原理,对直井钻井中螺杆钻具的选型与使用三方面进行分析,旨在提高螺杆钻具在直井钻井过程中的机械钻速,缩短钻井周期,减少钻井成本。