Distribution of driving trajectory of passenger car in highway horizontal curves

In this paper the track behavior of passenger car was studied. The vehicle driving trajectory and driving direction were defined, and a classification of the type of vehicle trajectories along the curves was developed. The statistical parameters of vehicle trajectory samples in free flow and their frequency curves and cumulative frequency curves were achieved, K-S test and chi-square test were used to test normal distribution and gamma distribution for collected sample data, and the probabili- ty density functions were given. At last, dispersion degree between vehicle trajectory random varia- ble and the characteristic value of cumulative frequency curve in each key cross section in curves was analyzied. The proposed conclusion can provide theoretical support for the reasonable optimization of widen curve, design of alignment and the management of counter flow conflicts.

复兴地区页岩油优快钻井技术

川东复兴地区侏罗系湖相、河流相砂泥岩储层发育,油气类型为凝析油、页岩气同产,该区陆相页岩油气水平井具有大井眼、井段长、造斜困难、地层压力安全窗口窄、水平段可钻性差、轨迹控制难、水平段易垮塌等难点。通过井身结构、钻井方式、提速工具、轨迹控制、钻井液类型、完井方式等进行技术集成与优化。结果表明:通过二开井身结构、强化参数钻井、PDC钻头+预弯曲钻具组合、强封堵油基钻井液、旋转导向钻井、不承压防漏固井等关键技术,克服井壁失稳、水平段可钻性差、漏溢转换频繁等复杂情况,提高了钻井效率,节约了钻井周期,形成了一套适合复兴地区页岩区块的优快钻井技术,为该区后续水平井勘探开发提供了借鉴。

中东某碳酸盐岩油田3000m超长水平段优化设计

在油田开发过程中,水平井采收率对于降本增效至关重要。随着技术的进步,超长水平段较常规水平井具有更高的费效比。但是超长水平井技术难度高、施工工艺复杂,对装置和工具能力、轨迹控制、摩阻扭矩、井眼清洁以及井壁稳定性等要求高,需要制定出合理、有效的技术措施,来保障超长水平段的安全顺利实施。针对中东某油田碳酸盐岩储层的超长水平段方案进行了一系列的优化分析,为今后超长水平段方案制定提供参考。

H24-16柔性多分支侧钻水平井钻井实践与认识

江苏油田H24-16井存在砂体能量弱、储层薄、渗透率低及注水不见效等问题。柔性多分支侧钻水平井技术将开窗、造斜、钻进所有进尺全部集中在目标储层,可以实现分支长度与储层接触面积最大化。为挖掘该井薄差层剩余油,研制了柔性钻具、叠加式斜向器及专用打捞矛,设计了分支井眼轨道,辅以井眼轨迹控制,完成了H24-16井的柔性多分支侧钻水平井钻进。首次成功实现了江苏油田在同一油层钻出2个分支水平井眼,为高效侧钻挖潜剩余油积累了宝贵经验,具有较大的推广应用价值。

东胜气田致密砂岩储层甜点预测关键技术与应用效果

东胜气田新召气区位于伊陕斜坡、伊盟隆起、天环拗陷3个一级构造单元结合部,受古地貌和物源影响,不同河道沉积差异大。主要目的层盒1段发育辫状河沉积体系,储层致密且具有典型的低孔、低渗特征,有效砂岩储层薄且含气非均质性强,地震资料分辨率低,甜点预测难度大。据此针对性开展辫状河致密砂岩储层甜点地震预测关键技术研究。首先基于三维地震相对等时面建立地层格架,采用空间相对分辨率地层切片技术刻画不同期次河道砂体空间展布;然后采用小波变换时频分析技术将地震资料从时间域转换到频率域,基于分河道地震资料瞬时频谱差异分析,分别采用低频能量比和ABV吸收属性实现定性含气性预测,有效支撑井位部署;最后开展井震结合深度域相控地质统计学反演,实现储层定量预测,指导水平井轨迹精准设计及优化。应用该技术系列后,研究区气层钻遇率较之前提高7个百分点,取得良好的应用效果。

基于神经网络的坑道近水平定向孔轨迹预测研究

当前近水平定向钻孔轨迹测量位置滞后于钻头位置,无法实时获取滞后区钻孔轨迹实际参数,施工过程中控制轨迹时需要人工预测该部分轨迹并为下一步轨迹调整提供依据。为了降低人为因素影响,提高轨迹预测的准确性,基于BP神经网络建立了用于煤矿井下近水平定向孔轨迹控制的孔底空间参数预测模型。选取随钻测量仪器位置及其之前12 m范围的倾角、方位角等13个钻孔空间和轨迹控制参数,经过变换后作为输入参数,构建了一个具有11个输入参数和2个输出参数的4层BP神经网络预测模型,该模型以不同矿区的6个钻孔502组数据为训练样本,得到了网络预测模型参数,并将12组测试数据的预测结果与24名从业技术人员的经验预测结果进行了对比分析。研究结果表明:采用logsig激活函数和(9×6)节点的双隐含层BP神经网络模型,对孔底空间参数(倾角、方位角)的预测绝对误差平均值分别达到0.51°和0.68°,且预测误差服从正态分布,预测结果绝对误差平均值较从业5年以上的技术人员低了35%,现场应用效果较好,满足煤矿井下定向钻进轨迹控制的需要,并为定向钻轨迹智能控制提供了理论与实践基础。

水平分支井钻完井技术优化及在渤海油田的应用

随着渤海部分油田进入开发中后期,对低产低效井的治理改造愈加迫切,水平分支井技术是实现低产低效井治理的有效手段,但在实际应用中又面临老井井网密集、防碰问题严重,储层易出砂、井壁稳定性差等难题。针对这些难题,通过钻井轨迹优化,克服井眼碰撞问题;优化井身结构和钻井液体系,以保证钻井安全顺利;完井方面优选完井防砂方式,基于多物理场耦合有限元仿真结果对防砂管柱进行结构优化,设计预置导向器,并下入到分支井眼侧钻点下部,实现井壁全支撑。产能显示,A井产量从作业前的5 m^(3)/d增加至45.2 m^(3)/d,半年后产量仍保持40 m^(3)/d,实现稳定生产。这表明通过钻井轨迹优化及精准控制,并配套水平裸眼段井壁全支撑及充填防砂技术可提高单井产量,实现低产低效井高效治理。

水平定向穿越钻施工过程中的控向技术

在水平定向钻穿越施工过程中,以控向技术质量作为切入点,通过质量控制发现问题、分析问题、解决问题。通过工程案例对解决问题的质量控制措施进行相应的分析与论证,提出了3个关键难点。这为以后的控向穿越施工中遇到的问题,提供了具体的意见和建议。

面向复杂道路场景的自动驾驶轨迹跟踪冗余控制

为提高智能车轨迹跟踪的精度及鲁棒性,提出了带有预瞄补偿的自适应线性二次型调节器(LQR)控制算法和轨迹跟踪冗余联合控制策略。首先,建立了车辆二自由度动力学模型和轨迹跟踪误差模型。其次,设计了纵向双比例-积分-微分(PID)控制算法和横向LQR控制算法的轨迹跟踪控制器,采用前馈控制和预瞄PID补偿来消除稳态误差,提出一种基于路径跟踪误差、车速和路径曲率的权重参数计算方法,并基于Stanley算法设计了一种轨迹跟踪冗余控制策略,从而保证车辆的安全高效行驶。最后,通过整合MATLAB/CarSim进行联合仿真,旨在对拟定的控制策略进行验证,确保其有效性和可行性。结果表明,该方案能够有效地提高车辆运动轨迹的精确性和鲁棒性,提高了车辆行驶的安全性和平顺性。

水平井钻柱横向振动分析

随着油气资源需求不断增加,水平井应用越来越广泛,水平井钻柱的横向振动将直接影响钻井效率和钻柱安全。与直井不同,水平井存在造斜段和水平段,钻柱的初始变形和受力条件更加复杂。为了准确分析水平井钻柱的横向振动,文章综合考虑三维井眼轨迹、钻井参数和钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了水平井钻柱非线性动力学特性数学模型,采用有限单元法对模型离散并求解,并选取四川某水平井实际参数进行验证,最后讨论了钻压、转速和扶正器对水平井钻柱横向振动的影响。研究结果表明:在钻进过程中,直井段钻柱横向振动较小,造斜段和水平段钻柱横向振动较大,越靠近钻头处,横向振动越大;钻压对水平段和造斜段钻柱横向振动有较大影响,钻压越大,该段钻柱横向振动越大,而直井段钻柱受钻压影响很小;在文章分析条件下(转速为30~120 r/min),全井段钻柱横向振动无明显变化;扶正器可以限制水平段钻柱的横向位移,且扶正器安装位置对其有很大影响。文章所提出的模型也适用于复杂结构井钻柱动力学特性研究,研究成果为水平井钻井提效和钻柱安全提供理论指导。

涪陵气田焦石坝区块页岩气持续稳产技术政策优化

涪陵页岩气田是我国首个实现商业化规模开发的页岩气田,主力产区焦石坝区块自2017年底开始有70%的气井进入递减阶段,稳产面临极大挑战。为保障气田持续稳产,基于焦石坝区块已实施的一次井网257口井生产资料,分析了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组储量动用情况,通过开展地质建模和数值模拟一体化为核心的储量动用状况评价技术攻关,明确了焦石坝区块一次井网开发下的剩余气分布情况,建立了地质、地面、工艺及经济“四位一体”的开发调整井水平段长度优化技术,形成了页岩气开发调整技术政策优化技术,指出了区块下一步提高采收率的方向。研究结果表明:①焦石坝区块一次井网中①—⑤小层600 m井距之间的储量动用不充分,⑥—⑨小层在裂缝不发育区储量基本未动用,在裂缝发育区储量部分动用;②基于剩余储量最富和压裂改造最易两大原则,优化了开发调整井最优穿行层位,下部气层加密井水平段穿行轨迹以①小层为主,上部气层井最优水平段轨迹为⑦小层顶之下的6 m;③以压裂干扰、投产干扰核心评价方法为基础,通过开展不同井距试验,优化建立了同层系300 m井距、上下部气层投影井距150 m的开发调整井网井距优化技术。结论认为,通过焦石坝区块一期井网的生产动态分析,明确了焦石坝区块剩余气分布情况,并建立了开发调整井提高采收率技术,为保障涪陵页岩气田的持续稳产提供了技术支撑,对于我国非常规油气资源高效、经济动用具有重要的参考借鉴和示范推广意义。

七段式三维水平井井眼轨道设计方法

国内页岩油气储层埋深较大,传统的五段式三维水平井轨道难以满足优快钻井需求。鉴于此,提出了“垂直段−增斜段−稳斜段−扭方位段−稳斜段−增斜段−水平段”七段式三维水平井轨道,给出了与之对应的基本方程组(三元非线性方程组),将上述七段式三维轨道拆分至2个铅垂面和1个斜平面上,建立了与之等效的3个二元非线性方程组,降低了求解难度。实例分析表明,储层埋深较大的丛式三维水平井采用七段式轨道能够显著缩短三维扭方位段长,有助于降低井眼轨迹控制难度并提高钻井速度。该研究成果能够为丛式三维水平井轨道设计提供技术支持。

深层页岩气水平井“一趟钻”技术探索与实践

页岩气水平井“一趟钻”技术能大幅提升钻井效率、降低钻井成本,在北美页岩气开发中得到了广泛应用。我国川南深层页岩气储层埋藏深、温度高、地质条件复杂,“一趟钻”技术面临诸多挑战。基于地质工程一体化理念,通过三维地质精细建模与关键层位标定形成了井眼轨迹优化设计与预调预判方法;利用大数据钻头效能评价机制,完成PDC钻头型号优选;融合钻井液地面降温、高温储层旋转导向工具优选、储层降密度欠平衡钻井等方法,最终形成了川南深层页岩气水平井造斜-水平段“一趟钻”钻井技术集成配套。在Y101H65-7井开展现场试验,首次实现了造斜-水平段“一趟钻”2330 m完钻,四开钻井周期较邻井缩短67%,较泸州区块缩短68%;水平段机械钻速15.78 m/h,较邻井提高129%,较泸州区块提高141%;井底循环温度相比邻井降低6~8℃。现场试验结果证明:该配套系列技术是实现川南深层页岩气造斜-水平段“一趟钻”高效经济开发的有效手段。研究结果可为我国深层页岩油气开发提供技术参考和借鉴。

长庆油田致密气藏超长水平段水平井钻完井技术

超长水平段水平井在致密气开发过程中,可以增加渗流面积,为致密气藏有效开发提供保障。针对超长水平井钻井过程中裸眼段长、井壁稳定性差、轨迹控制困难、水平段堵漏难度大和完井套管下入困难等技术难题,通过攻关井眼轨迹控制和优化技术,优选旋转导向工具,研发高性能水基钻井液,优化漂浮下套管技术,形成致密气超长水平段水平井钻完井技术。靖51-29H1井完钻井深8528 m,水平段长5256 m,创造亚太地区最长水平段记录。表明致密气藏超长水平段水平井钻井技术可满足长庆油田致密气田开发需求,也为中国其他超长水平段水平井钻井提供了参考依据。

大庆古龙页岩油水平井钻井技术

大庆油田古龙页岩油区块水平井存在井壁易失稳、井眼轨迹控制难度大、井眼清洁困难和固井质量得不到保证等钻井技术难点。为克服上述技术难点,进行了井台井组和井身结构优化、钻井参数优选、井眼轨迹控制、钻井液优选和固井施工优化等技术研究,形成了适用于大庆古龙页岩油水平井的钻井技术。古龙页岩油区块的10口井应用了该技术,钻井过程中未出现井壁失稳的情况,固井质量得到提高,与该区块未应用该技术的水平井相比,平均机械钻速提高了79.91%,在平均水平段长度增加265.13 m的前提下,平均钻井周期缩短了40 d。现场应用结果表明,该技术可以解决古龙页岩油水平井存在的钻井技术难点,为古龙页岩油的高效勘探开发提供技术支持。

侧钻水平井三维井眼轨迹设计新方法

针对二维剖面的井眼轨迹被限制在垂直平面内,未考虑方位变化,难以解决侧钻水平井施工作业中所碰到的三维空间问题。基于三维轨迹设计条件分析计算,提出了一种新的侧钻水平井三维井眼轨迹设计新方法。研究表明:针对侧钻水平井侧钻点与目标靶区空间几何关系,提出符号距离概念,并在此基础上重点研究了靶前三维轨迹设计模型与计算方法。对初始扭方位井段提出了完整的三维设计判断准则,给出单、双斜面两种扭方位设计模型,这两种模型可广泛应用于斜向器开窗侧钻井、分支井三维轨迹设计。基于单斜面顺算和双斜面倒算完成三维轨迹设计和程序设计。侧钻水平井三维井眼轨迹设计新方法设计出来的井眼轨迹在技术上可行、成本上最优,为侧钻水平井井眼轨迹控制提供了重要依据。该研究成果不仅对侧钻水平井轨迹控制具有重要的理论意义,而且对油气田开发具有十分重要的实践意义,可广泛应用于定向井、水平井及侧钻定向井、水平井设计计算,还可应用于侧钻分支井。

顺北56X特深水平井定向钻井关键技术

顺北56X井是顺北V号条带的一口重点预探井,该井完钻井深9300 m(垂深8087.94 m),井底静止温度最高达178℃。储层钻遇断裂带,地层破碎。特深、高温等复杂地质条件给该井定向钻井带来了一系列挑战:摩阻扭矩大、工具面调控难、轨迹控制难、井底温度高、仪器故障率高、破碎带地层定向钻井风险高等。针对上述问题,通过开展井身剖面优化、高温随钻测量仪器优选及工艺配套、定向钻头优选、工具面快速调控工艺研究、降摩减阻工艺配套、地震数据随钻修正指导钻井技术应用和极限延伸能力安全评价,初步形成了特深水平井定向钻井技术体系,实现了亚洲陆上首口井深超9000 m特深水平井安全成井,为顺北油气田特深油气藏勘探开发提供了技术支撑。

煤矿水害治理多分支水平井精准定导向技术研究

多分支水平井注浆技术因其施工成本低、环境污染小、隔水效果好等特点,被广泛应用于煤矿水害治理中。但由于煤层底板普遍存在断层发育、目的层薄、破碎带聚集等复杂情况,施工时常出现泥浆漏失、顺层钻进困难、穿越断层易卡钻等难题,严重影响了注浆治理效果。针对这些问题,本文以安徽某煤矿为例,在对其地质特征进行分析的基础上,从定向轨迹设计、定导向设备选型以及井眼轨迹控制等方面展开研究,将定向钻进和地质导向技术结合,优化复杂地质条件下多分支水平井定导向技术,并成功应用于多分支水平井超前注浆改造工程中。现场应用表明,该技术提高了井眼轨迹控制的精确性,保证了目的层钻遇率,应用效果良好。

三维地质建模技术在水平井地质导向中的应用——以苏丹F油田为例

苏丹F油田目的层Bentiu组砂岩储层埋藏较浅,且较疏松,水平井施工过程中易发生垮塌风险,因此,对井眼轨迹的质量要求较高,同时Bentiu组砂岩非均质性较强,泥岩隔夹层较发育,难以保证优质砂岩储层的钻遇率,对该地区的水平井地质导向带来巨大挑战。通过利用三维地质模型,精细刻画储层空间展布特征,并精准预测水平井地区储层构造及储层岩性变化,结合随钻GR曲线和电阻率曲线,实时更新地质模型,及时优化调整实钻轨迹,确保轨迹顺利入靶,有效地提高砂体钻遇率,保证井眼轨迹的平滑,也为后期水平井高产奠定基础。

水平筛管井不动管柱原位改造技术探索及实践

针对井型数量占比较大的水平筛管井存在井眼轨迹易偏离优质储层、完井方式极大限制了增产措施工艺的实施2方面技术问题,在岩石扩容储层改造技术成功应用的基础上,通过暂堵、酸化、表活剂反向驱油等工艺优化组合,形成了水平筛管井不动管柱原位改造技术。技术优选油溶性改性树脂类暂堵剂,实现耐温和耐酸条件下体系的暂堵及自动解堵;研发了溶泥、溶钙的强溶蚀配套酸液;采用岩石扩容技术工艺,实现十几米至几十米井段的储层改造;采用活性纳米渗析表活剂作为扩容液,在耐温和耐盐条件下达到降低油水界面张力反向驱油及促进残液返排的目的。配套技术在E-A9H井进行了矿场试验,试验结果显示,该技术有效改善了水平段储层物性,改造半径达19.3 m,扩容区渗透率从83.2 mD提高至808.0 mD,增产效果显著。研究结果可为解决不动管柱条件下水平筛管井储层改造这一难题提供创新思路。