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[硕士论文] 王浩
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:智能完井在解决水平井找水调剖以及多层合采等问题时,具有较为明显的优势,日益得到油田管理者的关注,但是该技术经过多年发展却未在油田得到大规模应用,其主要原因在于如何通过调节井下控制阀从而实现最大的油田经济利益,即如何制定简单、通用、高效的井下控制阀的调节方法。针对以上问题,本文在深入调研国内外研究成果的基础上,详细剖析了各种优化控制方案在提高智能井产量以及对油藏整体控制能力中的作用。
  首先,提出了以井下各层含水率作为反馈控制条件的被动控制策略,同时针对不同的实际油藏模型优化控制阀面积调节公式中的参数,该方法不仅能够提高智能完井的产量,而且容易在油田中推广运用;然后,假定在油田开发中后期油藏模型具有良好的预测性,在此基础上,以数值模型为优化载体,研究了主动控制策略中不同的优化算法的适应性,本文对比了序列二次规划、模式搜索算法以及遗传算法等优化算法在优化过程中的优缺点;最后,将集合卡尔曼滤波引用到油藏实时拟合问题中,通过与优化控制相结合,构造智能完井实时闭环优化模型。
  本文通过Eclipse构建智能完井数值模型,采用MATLAB编写算法程序,实现油藏数值模拟与优化算法相结合。经过模拟验证,无论采用了何种优化生产方法,智能完井的整体收益都要大于传统完井方式,累积产油量和累积净现值增长至少在5%以上,累积产水量下降8%左右,同时在比较各优化算法过程中,序列二次规划优化算法展现了较快的收敛速度,为大规模油藏生产优化提供参考,希望本文的研究为智能完井的生产优化方法研究提供有力的帮助。
[硕士论文] 佘舟
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:智能井完井技术是近十几年发展起来的一项新技术。该技术可以实时监测油藏生产动态,远程控制油气井生产,在无调停作业条件下实现远程控制油气井各生产层的重新配产,降低或消除修井、调停作业次数,增加对油藏信息的了解,降低油藏地质的严重非均质性对生产的影响,加快油气田生产效率,提高最终采收率。
  智能井完井管柱是智能井系统中的重要一环,其上涉及封隔器,传感器,流量控制设备等关键设备。流量控制设备(ICV和ICD)是智能井的核心,智能井完井管柱优化设计最关键问题就是对ICV和ICD的优选问题,即如何建立一套科学合理的优化设计方法,来对ICV和ICD进行优选。
  针对该问题,本文通过调研国内外大量文献对目前智能井完井管柱关键设备做了简要介绍,然后深入研究如何优选ICD和ICV的关键设计参数。通过介绍ICD和ICV各自的流动模型,引出设计中需要调整的关键参数,将油井的累积含量作为优化目标函数,构建控制阀设计参数优化数学模型,利用内点法求解非线性约束最优化问题,从而确定最佳设计参数,为后期的不同完井方式的模拟对比准备。
  通过模拟验证不同的完井方式的经济价值,以整体成本作为评价对象,综合对比了在经济敏感因素条件下传统完井方式、ICD完井方式、以及ICV完井方式的优选。最终研究结果表明,无论是ICD还是ICV完井方式在利润率方面都优越于传统完井方式。通过ICD与ICV对比,ICV的利润较ICD低,但ICD控制阀无法调控,而ICV具有实时调控的能力,应用更加灵活。希望本文能为智能井完井管柱设计提供一定借鉴。
[硕士论文] 巩芳军
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:我国目前还未开采的石油储量中,致密砂岩、低渗透、超低渗透储层中油气资源所占比例越来越大,如何经济高效的开发该类油气田,已成为目前亟待解决的问题。由于水平段可以实现在储层中平行穿透,能够有效增大生产井段与地层的接触面积,降低生产压差,提高生产井的产能,因此水平井技术可用于致密砂岩油藏的开发。
  本文以鄂尔多斯盆地姬塬油田黄3区致密砂岩油藏为例,在储层地质特征认识的基础上,结合地质和测井资料进行储层三维地质建模,并对水平井开发该类油藏的适应性进行论证。然后对水平井井眼轨迹设计方法进行分析对比,并选用自然曲线法进行井眼轨迹的优化设计,之后对水平段在储层中的位置和水平段长度进行优化设计。为了对轨迹的相关参数进行快速求解,开发了水平井井眼轨迹优化设计软件,对油田的智能化和自动化有极大的参考意义。
  文章最后结合黄3区地质特征,并充分考虑了研究区致密砂岩储层中断层的走向、地应力大小和方向以及天然裂缝的发育情况,进行了水平井井眼轨迹的优化设计研究,得出了适合该地区的最优水平井井眼轨迹,可以实现黄3区致密砂岩油藏的高效、安全开发,并且对我国致密砂岩油藏的开发具有重大的指导意义。
[硕士论文] 方丹
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用岩心、测井、铸体薄片以及扫描电镜等数据,针对姬塬油田H3区长8油层组,在地层划分对比以及沉积微相研究的基础上,对储层的宏观和微观非均质性进行研究。
  研究表明,研究区在整个沉积期发育三角洲前缘亚相,微相主要发育水下分流河道、水下天然堤以及分流间湾三种类型。本区储层的岩石类型以岩屑质长石砂岩,长石砂岩为主,颗粒分选呈中等-好,磨圆度呈次棱-次圆状,胶结方式以孔隙式、接触式胶结为主,结构成熟度偏高,成分成熟度偏低。本区储层分别经历了压实、胶结、溶蚀、交代以及破裂等五种成岩作用,研究区整体处于中成岩A期,部分已经进入B期;储集空间以粒间孔、溶蚀孔为主;储层孔隙度主值分布在10%~12%;渗透率主值分布在(0.4~0.8)×10-3μm2,油藏类型为低孔-特低孔、低渗-超低渗油藏。从宏观和微观非均质性两个方面阐明了研究区储层非均质特征,应用模糊聚类分析方法对储层宏观非均质性进行定量表征,认为研究区宏观非均质较强的1类和2类区主要分布于水下分流河道中间地区。3类和4类区则主要分布于水下分流河道侧翼,这些地方储层均质性相对较好。最后阐明了影响研究区储层非均质性的主要因素:沉积微相、成岩作用以及构造作用。
[硕士论文] 王嵩
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,虽然旋转导向钻井工具可以控制井眼轨迹,但存在技术难度大、作业成本高等不足,采用变径稳定器可有效解决此类不足。本文设计了一种新型地面连续可控的KLX-216变径稳定器,解决了目前变径稳定器结构复杂、研发难度大和安全可靠性差等问题。
  首先,设计了KLX-216变径稳定器的总体结构。该变径稳定器的基本工作原理是通过地面操作者控制泵排量和在井筒中投入特定类型的电子标签,实现了在不起下钻具的工况下改变KLX-216变径稳定器的三种外径状态:即小径状态(184 mm)、一级变径状态(200 mm)、二级变径状态(216 mm),进而获得不同的井下钻具组合(BHA)力学性能,从而达到连续控制井眼轨迹的目的。
  其次,设计了KLX-216变径稳定器的控制系统结构组成。控制系统由电子标签、电池组、阅读器、电机和凸轮机构等部件组成。不同类型的电子标签可以发射特定的无线电讯号,该讯号被位于变径稳定器内置的阅读器的接收天线接收,经过一系列的解调、解码和识别后,发出动作指令,控制相应电机的正反转,电机通过齿轮传动控制凸轮机构的正反转,进而控制销钉的伸缩,以此来限定心轴的位置,进而改变KLX-216变径稳定器的三种外径状态。
  最后,对KLX-216变径稳定器进行了总体设计,并且应用有限元方法分析了变径稳定器本体的强度和刚度、销钉的强度及本体的振动特性,为变径稳定器的可靠设计提供了依据。
  通过本文的研究,为钻井作业轨迹控制提供了一种新的解决方案,从而具有重要的工程现实意义。
[硕士论文] 宋立
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着常规油气资源日益减少,致密砂岩油藏成为油气勘探开发的新热点。与常规油藏水平井相比,致密砂岩油藏水平井具有水平位移长、摩阻扭矩大等特点,导致井眼轨迹比较复杂,这些因素都决定了致密砂岩油藏水平井在钻井过程中受力比较复杂,经常出现钻柱在井眼内弯曲,严重时甚至出现自锁现象。因此通过理论模型对致密砂岩水平井钻柱摩阻扭矩计算预测,具有非常重要的意义。
  本文首先对致密砂岩油藏进行地质特征研究的基础上,考虑井眼轨迹参数、钻井液粘性阻力和钻柱屈曲的影响等因素分别建立了钻柱摩阻扭矩的软杆模型和硬杆模型。针对致密砂岩油藏水平井钻井时钻柱形状与井眼形状不一致的现象,采用离散化方法以每个接头作为节点进行分析,利用三次样条插值法对井眼轨迹进行拟合,建立致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩计算模型,并通过MATLAB软件编制了新的摩阻扭矩模型的数值计算算法,优化了数值计算的复杂性与计算时间。
  最后,在现场实例的基础上,分别使用LANDMARK软件和离散化模型对研究区的一口井进行了分析计算,通过计算对比分析可以得出新的离散化模型的精确度更高,验证了致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩预测模型的合理性、准确性,为现场工程实践提供必要的技术支持。
[硕士论文] 王再兴
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在窄环空间隙中下套管、小井眼钻进、深水钻进和长水平段水平井钻进等作业中,精确的波动压力计算模型是准确预测井底压力,避免井涌、井漏、井壁失稳等井下复杂情况发生的前提。现场常用的波动压力预测模型如Burkhardt模型和Schuh模型是针对于同心环空而建立的,而在水平井的斜井段和水平段,受重力因素和岩屑床的影响,会导致管柱在环空中处于偏心的位置。偏心环空和同心环空中波动压力的计算方法不同,采用传统的波动压力计算方法会使得对于水平井井底波动压力的预测偏大。针对以上问题,本文建立了适用于水平井的稳态和瞬态波动压力计算模型。
  本文首先从影响波动压力计算的因素出发,分析了在水平井的水平段偏心度对波动压力的影响;提出了钻井液流变参数拟合与流变模式优选的改进的黄金分割算法;分析了不同的钻柱工作状况下环空中流体的速度分布;并分析了钻杆接头、钻井液的静切力以及管柱加速度对波动压力的影响。
  其次,针对水平井井筒中流体的稳态和瞬态流动状态,分别建立了波动压力的计算模型,在模型建立的过程中,考虑了不同的偏心度、钻井液流变模式和管柱工作状况。对模型的合理性进行了验证,其中,4参数流体分别在同心环空中和偏心环空中流动的稳态波动压力计算模型的计算结果和前人测量的多组实验数据的误差基本都在10%以内;瞬态波动压力模型计算结果同Burkhardt和Clark各自测量的两口井的现场测量数据的最大误差分别为11.5%和9.93%。
  最后,根据所建立的水平井中波动压力计算模型,利用Matlab语言编制了波动压力计算软件,并通过实例计算对波动压力计算模型的参数敏感性进行了分析。分析结果表明:井底波动压力随着偏心度的增加而降低,完全偏心时可降低50%左右;波动压力随着造斜点深度、管柱运行深度、管柱运行速度和加速度等参数的增加而增加;下钻时,井底波动压力随泵排量的增加而增加;起钻时,井底抽汲压力随泵排量的增加而减小。在现场钻井作业中应充分考虑这些因素对波动压力的影响,最终将起下钻速度限定在软件计算出来的最大起下钻速度之内。
[硕士论文] 王晓军
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:河南油田稠油热采井在多周期、多轮次蒸汽吞吐和蒸汽驱的生产过程中,井下情况日益变差,套管损坏十分严重,利用小套管二次固井修复破损套管的工作量与日俱增。
  针对河南油田的实际情况,本文研究出一种具有固井和封堵双重功效的热采井抗高温封固剂。试验结果表明,新研究出的热采井抗高温封固剂具有浆体流动性好、300℃温度下试模样品抗压强度高于19MPa、钢管样品胶结强度(抗窜强度)大于28MPa、封堵性能好、初凝时间可调的优点。同时本文通过X射线衍射分析与电镜扫描分析,发现热采井封固剂的抗高温机理是抗高温添加剂XHS高温条件与油井水泥固化体发生了二次水化反应,生成纤维状水化硅酸钙,形成稳固的网状结构。
  本文的研究对提高热采井的封窜效果和有效期,修复破损套管,保证热采井的高产稳产,恢复管外窜、套损井等低效井的产能具有重要的意义。
[硕士论文] 李旭阳
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着石油需求量的增加和钻探开发技术的不断发展,分段压裂、分层注水及高温高压井开采等井下作业的应用也日益广泛,在这些作业过程中,受管柱自重、温度和压力等因素的影响,管柱在井下会发生轴向变形,如果轴向变形较大将引起作业管柱下入深度不准、封隔器坐封位置偏离目的层、封隔器脱封、管柱断脱及管柱螺旋屈曲等井下事故。长期以来,井下管柱深度主要通过人工地面测量,同时配合电磁测井曲线来校正管柱下入深度及封隔器坐封的准确位置。测磁定位曲线影响因素多、曲线解释困难、作业工作量大、占用生产时间长、成本较高,特别是测试解释数据和人工测量数据相差较大时难以给出解释,准确度不高。而且,磁定位未能考虑电缆的伸长及坐封、压裂过程管柱的轴向变形。因此,准确计算作业过程中不同因素影响下管柱的轴向变形量,对准确定位作业层位、评价井下作业管柱的安全性、合理选择生产作业参数、减少井下作业事故的发生等具有重要意义。
  本文在前人的研究基础上,通过大量文献调研。首先,综合分析了影响井下作业管柱轴向变形的因素,包括重力效应、浮力效应、温度效应、活塞效应、膨胀效应、摩阻效应和屈曲效应等基本效应的影响;井眼轨迹的影响;封隔器的影响;不同管柱结构类型的影响及不同作业工况的影响。并结合弹塑性力学,利用划分微元后叠加的方法,建立了单一因素影响下作业管柱轴向变形的理论计算模型。其次,通过对管柱微元体受力分析,结合管柱微元体静力平衡方程和物理方程推导出管柱变形的微分方程,通过对微分方程的无因次化,推导出三维弯曲井眼中作业管柱轴向变形的理论计算模型。再次,以水平井分段压裂和分层注水两种井下作业为例,详细分析不同作业工况对管柱轴向变形的影响,建立了不同作业工况下各因素综合影响下管柱轴向变形的理论计算模型,并对计算结果的应用进行了详细分析。最后,以陈平5-2井为例进行了实例计算,计算结果与国际上较为认可的Landmark软件进行了对比,对比验证结果显示计算较准确可靠,根据计算结果可准确的进行井下作业定位、校核作业管柱强度及确定伸缩补偿距等。
[硕士论文] 龚红毫
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:水力超声和低频脉动固井技术是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中,以流体为动力源,通过安装在浮箍以下,套管接箍间的水力超声与低频脉动发生装置来产生超声波与低频脉动波,使其作用于套管内和环空中固井液、钻井液来提高固井质量的一项技术。本论文主要以常用的帕尔曼超声发生装置和井下低频脉动发生装置为研究对象,分析了低频脉动波对抑制环空气窜、提高顶替效率、增强一二胶结面强度、缩短初终凝过渡时间的作用和超声波化学、力学、热学效应对水泥浆的流变性等参数的影响和为水泥浆在候凝时水化反应提供更好的环境。从而为该固井技术的应用提供了理论基础。
  通过求解帕尔曼发生器簧片在水泥浆中的谐频和液片的谐频,得到声波的频率范围,根据Urick-Lamb声强衰减计算模型分析声波的吸收衰减和散射衰减及其影响因素并得到声强的有效传播距离。同时分析低频脉动波在环空水泥浆中的传播规律,通过建立力学模型,求解低频脉动波的波动方程。通过振幅变化率及其影响因素来分析低频脉动波的有效传播距离,进而为该固井技术提供可行性和参数优化分析。
[硕士论文] 沈黎阳
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:地质导向钻井可以根据地层和井眼的各种实时信息及时改进井眼轨迹,从而提高储层钻遇率,因此有着十分重要的意义。能否根据地层多源信息来快速自动分层是地质导向一个重要研究课题。然而传统地质导向钻井在钻进过程中需要井下地质导向仪器将随钻获得的地层信息和井眼轨迹等数据上传到地面,由研究院科研工作者进行分析后,再根据从地面下载到的决策来调整井眼轨迹。这种方法速度慢,容易出现各种不稳定因素。因此急需建立一种可以根据前期输入的区块信息和邻井资料,结合本井获得的多源信息,自动解释和预测相关地层信息的地质导向解释预测方法。
  本文在总结前人研究成果的基础上,以随钻测井曲线作为多源信息,以小波变换和小波多分辨率分析作为数学工具开展了以下工作:
  (1)使用阈值法和空域法对随钻测井曲线进行降噪,在去除高频噪声的同时,保留信号的突变特征和边缘特征;
  (2)对多种随钻测井曲线进行趋势项提取,去除其超长地层周期趋势背景;
  (3)通过主成分分析从多条存在相关关系的曲线中重构出几条能反映地层特征且相互不相关的曲线,达到了把曲线所对应的层序地层信息分解开的目的;
  (4)优选小波尺度,分别分析了低频和高频部分与层序地层单元之间的联系,进而确定和划分层序地层界面,并最终建立了一个能够识别层序、准层序组、准层序和层组的模型。此外进一步研究了多级次基准面地层旋回的分析规律,以及长期、中期和短期这三个级次的基准面地层旋回与低频和高频曲线之间的关系;
  (5)使用小波多分辨率分解和边缘检测法对特定多条随钻测井曲线的低频逼近信息和高频细节信息进行融合,重构出一条更能体现地层特征的融合曲线;
  (6)基于时间序列法的ARIMA模型,对已经获取的低频和高频曲线进行了估计,从而对钻头前方的地层进行适度预测。
[硕士论文] 刘海峰
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:采用水平井对页岩储层开发时井壁失稳现象频发,严重影响了钻井周期,增加了钻井成本,而失稳的根本原因是钻井过程中井眼应力的重新分布。因此,对于页岩气井壁的应力场的研究是解决井壁失稳的关键。本文以某页岩气区块为研究对象进行了以下内容研究:
  (1)综合分析工区的地质资料、测井资料以及现场钻井数据,对工区储层特征进行描述。结果表明:工区储层岩石硬度大、可钻性低,地质构造相对复杂;目的层五峰-龙马溪组地层裂缝发育,且多为张性裂缝;页岩气层渗透率、孔隙度低,是典型低孔低渗储层。
  (2)开展室内岩石力学实验和测井解释,获取工区储层岩石参数和地应力剖面并分析地应力分布规律。结果表明:目的层岩石力学参数具有明显的各向异性;工区地应力差较大,区块构造运动剧烈,造成页岩井壁失稳的主导原因为应力垮塌。
  (3)基于扩展有限元理论利用ABAQUS软件对井壁围岩的裂缝扩展过程进行模拟,分析影响裂缝扩展的因素。结果表明:裂缝的起裂、扩展、走向以及裂缝长度和宽度受水平地应力差、钻井液性能、孔隙压力等因素影响较为明显。
  (4)针对工区的井壁失稳问题,在分析井壁围岩应力状态的基础上,建立相应的直井段和水平井段应力几何分析模型,利用ABAQUS有限元软件对工区钻井情况进行模拟,得出井壁应力应变分布规律;分析了井斜角、方位角、裂缝产状以及地应力等因素与坍塌压力的关系,制定针对工区稳定钻进的有效措施。研究表明:工区水平井段沿最小地应力方向钻进,坍塌压力最低;宜选取高粘度油基钻井液和采用结构简单、尺寸尽量小的钻具组合。
[硕士论文] 肖江
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:避免井壁失稳所造成的工程事故是油气田工业生产中的一个严峻挑战,而泥页岩井壁又常常是事故多发的一个井位段,所以掌握和了解其失稳机理要素才能够有目的、有针对性的进行预防和补救。本文在泥页岩流固耦合、力化耦合等方面的研究基础上着重考虑了流体作用于泥页岩井壁后对围岩体造成的损伤破坏,并通过等效应力原理在泥页岩井壁流固耦合模型中引入化学场因素,凭借岩石物性状态方程、流体质量方程及动量与能量方程建立了泥页岩井壁流固化耦合模型。分析与研究得出:
  (1)在受近井壁地应力的分布影响下泥页岩围岩初始缺陷会受到流体入侵造成微缺陷的损伤,通过应力应变的本构关系给出泥岩围岩在弹塑性区的损伤状态方程。
  (2)采用数值模拟求解模型方程,利用有限元ANSYS软件仿真钻开泥岩地层时地层随地应力的分布影响,结果表明地层钻开的瞬间,受最大最小地应力的影响井壁围岩体发生变形位移,其变形位移大小与方向受地应力分布的影响。
  (3)考虑流体作用于泥页岩围岩所带来的损伤时,本文依据FLUENT软件进行流体入侵泥岩围岩的仿真模拟,结果表明流体在井壁附近地层应力较小处对泥岩的损伤破坏较为严重,其严重程度受流体压力和地应力分布的影响。
  (4)表征流体特性对泥岩的损伤破坏情况,分别用不同流体饱和过后的泥岩试件作力学实验分析,实验结果得出泥岩的抗拉抗压强度特性发生变小变弱现象,其弹性模量、内摩擦角、粘聚力等力学参数值也出现不同程度的降低。就本实验而言,钻井液作用后泥岩试件的强度特性变化较为明显。
[硕士论文] 辛亮
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着优质石油资源的日益短缺,致密砂岩油藏已成为鄂尔多斯盆地石油资源的重要组成部分。实践表明,水平井开采致密砂岩油藏能够大幅度提高产量和采收率,达到明显的增产效果。但水平井具有井眼弯曲和井斜角大等特征,使用常规钻具组合时钻具的摩阻问题尤为突出,易发生钻具屈曲、托压效应和井眼不清洁等井下复杂情况,给水平井钻井施工带来巨大的经济损失。因此,优选低摩阻导向钻具组合对于致密砂岩油藏水平井钻井具有重要的意义。
  本文在调研致密砂岩油藏水平井导向钻具组合应用的基础上,确定了导向钻具组合优选的内容。通过对比刚杆模型和软杆模型的特点及适用性,确定了钻具摩阻预测模型的优选方法。鉴于常规低摩阻钻具组合优选方法的弊端,建立了一种改进的低摩阻导向钻具组合优选方法。以延长油田致密砂岩油藏的一口水平井为例,确定了实例井钻具摩阻预测模型并优选出了实例井第一造斜段、稳斜段、第二造斜段和水平段的低摩阻导向钻具组合,并使用Wellplan-Torque/Drag校核了各井段优选出钻具组合的强度。最后,分别分析了加重钻杆的位置与数量、螺杆钻具的尺寸、起下钻速度、钻压和钻进方式对钻具摩阻的影响,并优选出了设计井各井段的屈曲临界起下钻速度和屈曲临界钻压。
[硕士论文] 白继鹏
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着钻井工厂化作业的日益兴起,采用工厂化作业模式开发油气藏已成为石油工程师的共识。井眼轨道优化设计和平台整体优化设计是工厂化作业钻井技术的关键问题。本文从三维轨道优化设计、钻井平台位置优选、平台井优化设计及井组防碰扫描和绕障设计等方面展开了研究。
  首先,在总结前人经验的基础上,基于最优化理论,以设计井深最短为优化函数,以井斜角、方位角、关键点处垂深为设计变量,以造斜点垂深、工具造斜率、地层条件以及边界条件等为约束条件,建立了三维井眼轨道最优化模型。利用SQP算法对所建模型进行求解,并进行实例验证设计模型的合理性。
  其次,分别以水平位移最小和钻井井深最短为优化指标,建立了工厂化作业平台位置优选模型;针对平台井部署要求和难点,给出了平台井部署优化方法及平台内井轨迹优化设计方法;分析研究含误差分析的防碰扫描方法,给出了在设计过程中如何选用防碰扫描方法的原则。
  最后,应用C#语言编写了井眼轨道优化设计的软件,在输入约束条件的前提下,设计出一条最优的井眼轨迹,并实例验证设计模型的合理性。软件计算准确、迅速,可作为钻井技术人员的辅助工具。
[硕士论文] 韩超超
油气井工程 西安石油大学 2016(学位年度)
摘要:随着油田勘探力度的增强,人们逐渐认识到陇东地区长7储层的巨大开发潜力。而对陇东地区长7储层却从未进行过系统性的研究,特别是没有开展有效的储层特征研究以及岩石力学试验研究,无法为后期开采、压裂提供有效的理论依据。本文以陇东地区长7储层作为主要研究对象,在室内岩石力学实验的基础之上,研究分析了该储层的岩石物理特性及应用。
  在本文研究过程中,参考了物性资料、扫描电镜以及岩石薄片等油田资料,明确了陇东地区长7储层特征。在此基础上,进行常规声学试验和三轴强度试验,获得岩石力学特征参数,并构建动静弹性参数模型。对于测井资料而言,其具有分辨率高、连续性好等不可替代的优势,因此利用测井资料对岩石力学特性参数进行解释,建立岩石力学参数计算模型,并绘制五口预测井的岩石力学特性参数剖面图,为地应力和井壁稳定性研究奠定基础。在地应力研究中,确定研究模型为黄氏模型,建立了地应力纵向分布剖面。在井壁稳定性分析的基础上,选取了前人提出的坍塌压力和破裂压力计算模型,利用该模型建立了五口预测井的坍塌压力和破裂压力剖面。
[硕士论文] 罗威
油气井工程 西安石油大学 2016(学位年度)
摘要:井壁稳定性问题一直是油气开采中遇到的并需急切解决的问题,世界上几乎所有的油气田都不同程度的存在井壁失稳问题,我国各大油田中也普遍存在井壁失稳的情况。泥页岩地层在石油的勘探和开发中很容易发生井壁失稳现象,常见的现象有泥页岩井壁的坍塌剥落、塑性泥页岩的缩径以及井下卡钻等。
  本文主要研究内容及相应结论如下:
  (1)对上覆岩层压力、地应力和地层孔隙压力的计算方面进行了深入的研究,深化了井壁稳定力学研究,得到了井周应力分布规律及计算井周应力的方法;
  (2)对比分析了几种岩石强度准则,发现它们都存在一定的局限性——对中间主应力对岩石强度的影响认识不足,而双剪统一强度理论充分考虑了中间主应力对岩石强度的影响。因此本文使用该理论对泥页岩地层井壁稳定性进行研究并且得到了更为准确且符合实际的结果;
  (3)通过室内岩心的三轴应力实验,确定了泥页岩含水量和岩石力学参数之间的关系,并分析了含水量对岩石力学的影响规律:泥页岩水化后其强度和弹性模量均降低,泊松比增大,而随着含水量的增大,岩石的内聚力和内摩擦角不断减小;
  (4)通过对安全钻井液密度窗口的敏感性分析发现:安全钻井液密度窗口对泊松比、内摩擦角较为敏感,而过去通常将这两个参数作为常数来处理,本文研究中并未将这两个参数当作常数,因此大大降低了安全钻井液密度窗口的误差,而使得到的结果更准确。
  (5)基于以上几个方面的研究,开发了预测泥页岩地层安全钻井液密度窗口的软件,运行软件后得到的结果与实际钻井中选用的钻井液密度相吻合,因此该软件对钻井工程具有很强的现实指导意义。
[硕士论文] 尹宝福
油气井工程 西安石油大学 2016(学位年度)
摘要:低渗透储层在钻井施工过程中很容易受到钻井液的污染和损害,储层一旦受到损害渗透率的恢复要比高渗透储层更加的困难。本文以吴起油田为研究对象,通过对现场钻井液的室内研究评价,发现现场钻井液处理剂含量少特别是抑制剂含量少。从而造成失水量大,大量失水导致岩心水敏水锁伤害,孔吼变小,导致钻井液对油层的污染和堵塞加剧,油层导流能力大幅度降低。
  本文在全面了解掌握吴起地区地质特征,储层敏感性和现场钻井液油层损害及配伍性的基础上,以研究出性能优良的储层保护钻井液配方为目标。首先从钻井液常用处理剂单剂的抑制性评价出发,筛选出抑制性良好的处理剂单剂,进一步通过处理剂之间协同复配后形成常温下性能优良的钻井液配方体系。然后通过表面活性剂筛选和复配实验,优选钻井液防水锁组合,通过阻垢剂及其加量优选减轻因钻井液滤液与地层水不配伍产生沉淀结垢造成地层堵塞。最后对钻井液体系进行抗盐,抗温,抗污染等一系列综合评价确定吴起地区储层保护钻井液体系。实验表明该体系的岩心渗透率恢复值较高,有利于储层保护。
[硕士论文] 邢翠翠
油气井工程 西安石油大学 2016(学位年度)
摘要:钻柱摩阻在钻井工程技术领域一直是一个很重要的研究课题,它对实现优质、高效、快速的钻进工作有着极其重要的影响。合理的钻柱摩阻预测方法,可为钻井施工安全预测提供有力的保障。
  在总结前人研究的基础上,首先分析了浅层丛式水平井的特点、应用以及常用底部钻具组合、钻柱结构组成的特点,较为系统地分析了钻井施工中钻柱摩阻主要因素。进而分析了钻进参数、管柱性能、井眼条件、钻井液等对钻柱摩阻的影响,研究分析了目前的钻柱力学模型,了解其特点及其应用局限性。
  其次,应用统计学理论,提出了以多元非线性统计分析为基础预测丛式水平井摩阻方法的研究思路,确定了分段统计分析原则。根据分段原则分段统计分析浅层丛式水平井摩阻问题,为提高预测准确性奠定了基础。然后应用SPSS数学软件对影响摩阻各因素进行了偏相关分析,确立了用于回归分析的井眼曲率、井斜角、方位角、井径及其相关变化率等七个影响因素。
  最后,应用SPSS数学软件对相关因素进行了多元非线性回归分析,得出了分段回归模型,并且进行了相关检验。通过回归分析得出了分段的指数相加形式和幂函数相乘形式。由相关检验可知指数相加模型不符合要求,而幂函数乘法模型通过检验,说明了回归模型的合理性。预期可以应用于丛式水平井钻柱摩阻预测,应用于钻井工程设计和施工指导。
[硕士论文] 刘亚飞
油气井工程 西安石油大学 2016(学位年度)
摘要:随着油气田开发难度的不断加大,地应力场的研究显得愈加重要,例如钻井过程中经常由于对地应力场的了解不够深入,而发生井壁坍塌事故,造成巨大的经济损失。本文在有限元差分理论的基础上,利用声发射实验获取延长气田 X区块地应力值,借助Abaqus有限元分析软件,对该区块原始地应力场及开钻后井眼附近地应力场分布规律进行了模拟,通过模拟获取不同钻井液密度情况下井眼附近地应力场分布情况,根据 MC剪切破坏准则及井眼周向应力分布情况判断井壁稳定性,从而得出合理的钻井液安全密度窗口。在研究过程中,通过将有限元模拟结果与室内实验结果进行对比发现,在只考虑重力作用情况下,垂直地应力值与实验值基本吻合而水平方向应力值与实验值差别比较大,分析原因为构造应力等其他影响因素而引起的异常,因此利用数值拟合方法将数据进行处理,再次进行地应力场平衡模拟,获取模拟结果与实验结果相匹配,误差范围可以控制到6%之内。
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