井眼轨道设计及监控软件的开发_王慕玮

第24卷　第12期2008年6月

甘肃科技

Gansu S cience and Technolo gy

Vol.24　N o.12

J un.　2008井眼轨道设计及监控软件的开发

王慕玮1,范海燕2

(1.新疆油田公司井下作业公司,新疆克拉玛依834000;2.新疆油田公司装备处,新疆克拉玛依834000)

摘　要:W PM S井眼轨道设计及监控软件实现了井眼二维轨道和三维轨道设计模型的统一,轨道设计参数关系明确,剖面类型任意组合,采用解析法对设计参数精确求解,且能任意求解轨道设计参数,克服了以往在三维井眼轨道设计中利用数值法等难以求解的缺点,能在极短时间之内设计出合理的井眼轨道。满足定向井、水平井、侧钻井、分支井及多目标井等各种类型的井眼轨道设计和随钻轨道设计的需要。

关键词:水平井;井眼;轨迹;设计;监控

中图分类号:T E242

1　井眼轨道的设计

1.1　二维井眼轨道模型

典型的二维井眼轨道形式如图1,二维井眼轨道设计一般模型如图2所示。(所有图进单栏,排版时将此句删掉)

设计模型不仅包含了常规的三段制(J型),五段制(S型)和双增型轨道,而且还可令直线段长度为零,由此组成多种轨道剖面型式。具有8个轨道设计变量,任意给定6个参数,即可判定方程是否含有解。在有解的情况下,可唯一确定另外2个设计参数。对8个变量,任选2个进行求解组合,可得到28种求解方式。

应用所建立的二维经验轨道设计模型和求解公式,开发了井眼轨道设计软件。在设计时,可作到灵活,快速,精确的设计,能满足用户多种设计需求,在实践中得到了很好的应用,同时也验证了模型的正确性和有效性。

1.2　三维井眼轨道模型

三维井眼轨道设计模型如图3。

三维井眼轨道点目标设计模型可组成4种不同的设计轨道形式。此外,还可有条件的限定目标点的井斜角或方位角。

以往建立的一些三维井眼轨道设计模型是两种三维模型的一些特例,同时二维井眼轨道设计是两种三维设计模型的一种特殊形式。因此,所建模型不仅具有普遍性,还实现了三维和二维井眼轨道设计的统一,在井眼轨道设计方面有着广泛的应用。1.3　井眼轨道设计

单击菜单“运行轨道设计”或菜单条的图标,进入井眼轨道设计软件,如图4～5所示

。

首先根据设计目标数据自动确定二维轨道或三维轨道设计模型.轨道设计从上至下按目标序号进行。二维轨道设计自动选井口和第一目标点来进行设计.对多目标井,从第二目标开始,需选三维轨道设计模型来进行。1.3.1　设计过程

(1)编辑设计目标数据;

(2)选择轨道设计模型,引用当前行设计目标;

(3)鼠标双击目标数据表,引用当前行设计目标;(4)输入已知参数,单击“运行轨道设计”,进行计算,显示结果。

所有设计过程操作自动记录,可用“后退轨迹设计”或“当前轨道设计”来观看作过的设计程序;按“清除轨道设计”,则删除所有设计;按“保存”,则将设计结果保存到设计数据库中,以便进行井眼轨道监控分析或防碰扫描计算;按“w ord ”,则将设计结果输出到w ord 里,可通过“设置”菜单选择中文或英文报表。

如果以前对当前井进行过设计,且进行过数据保存,则再次进入轨道设计时,会自动调入原设计数据.如果重新设计,需按“清除轨道设计”,以清除当前显示数据,但并未从数据库中删除.只有在做完设计时,进行数据保存,才从数据库中替换原设计数据。

如果已知上直段地层变化情况,或为了直井段的防碰,用户也可按“计算轨道设计数据”来输入起始点坐标和上直井段的井深,井斜和方位数据,计算出上直段设计轨道数据,然后从最末点开始进行轨道设计。

“计算”菜单下还提供了“坐标相互换算”,“套管通过曲率”,工具造斜能力,“设计轨道插值”和“着陆控制计算”模块,为井眼轨道设计提供参考。1.3.2　图形操作

图形工具条上具有正常、旋转、移动、放大、深度、3D 、编辑、打印、复制、储存等功能。图形等比例显示,光标位于图形上,双击鼠标左键,可使图形按纵横按等比例显示。

调整图形窗口大小,可拖动数据窗口和图形窗口的分割条来调整左右窗口的大小,以便图形全屏显示。

图形局部放大。点击 正常图表,在图上点击鼠标左键,选择图形放大左上角点,按鼠标向下方拖动

到图形放大右下角点,再松开鼠标左键,即可局部放大所选范围内的图形。当按住鼠标由右下方向左上方移动,再送开鼠标左键,复原图形。

图形编辑,图形编辑来可灵活地改变图形设置,如坐标轴,线条颜色,字体大小等。

此外用鼠标点击图形工具条上的相应的功能图表后,还可实现图形旋转,移动,缩放等功能。

菜单上有“图形放大”、“图形缩小”、“图形复原”操作及“整体缩放”、“横向缩放”、“纵向缩放”3个选

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第12期 王慕玮等:井眼轨道设计及监控软件的开发

项。菜单条上也有对应的图表,还有专用的图形控制工具,可实现图形的旋转、平移、缩放、编辑、复制等功能,作到对图形非常灵活和方便的控制。

2　井眼轨道的监控

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2.1　井眼轨道监控软件

单击“运行轨道监控”或主菜单条上的图标,启动井眼轨道监控软件,如图6所示

。

图6　井眼轨道监控软件

计算模型有:正切发、平衡正切法、平均角法、校正平均角法、最小曲率法、曲率半径法、弦步法、麦克立法,其默认计算模型为曲率半径法。

可通过菜单的投影方位下拉框进行选择或直接输入,以确定在不同方位上的投影视位移,对斜直井、定向井、水平井,下拉框中提供的方位为目标点设计方位;对直井(垂直井),则为0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,335°。2.2　测斜数据的计算

可通过菜单或菜单条上的下拉框进行选择测斜数据计算模型。当用户点击测斜数据数据表或用←↑键在数据表上下移动时,轨道三维视图上将动态显示轨道数据所对应的位置。若不需显示,仅需用鼠标单点击动态点。2.3　轨道参数预测

用户选择预测依据、预测模型、预测方法后,根据选择输入预测段长或井深,或施工参数,离开输入数据项即可立即预测出井斜方位.可按▲图表,将预测数据加入到测斜数据中,预测出该井深下的位置,为下一步施工决策提供依据。2

.4　轨道调整设计

用户可选择设计目标数据或设计轨道数据,鼠标双击当前行,引用该数据作为调整设计的目标,也

可直接输入调整设计的目标,指定调整轨道已知参数,按△图标即可进行调整设计。通过选择“设置调整设计”,则按W 时输出调整轨道设计报告。2.5　轨道偏差分析

轨道偏差分析界面如图7。

图7　轨道偏差分析

轨道偏差分析计算实钻轨道与设计轨道之间的偏差,提供了3种偏差距离:最近距离、法面距离

和水平距离。当用户点击归偏差分析数据表或用←↑键在数据表上下移动时,偏差扫描视图上将动态

显示偏差数据所对应的设置;若不需要显示,仅需用鼠标左键单击动态点,还可通过图形编辑功能,实现拥护所要的特殊图形效果。

3　结语

综上所述,在水平井作业过程中,综合利用各方资料和数据进行井眼轨迹的准确导向、定位非常重

要,除了M WD (随钻测量)电子多点测量仪,尤其综合录井资料更为及时、直观、快捷。当然,由于井下地质情况的复杂性,现在的科学技术还远远不能满足实际生产的需要,单单靠任何一种单一的技术永远都不能安全、有效、准确地进行水平井生产,只有综合利用各方资料和数据,结合临井区域资料和实际经验,各自发挥自己的优势,才能真正达到目的,更有力地进行水平井作业。

参考文献:

[1]　王江萍,王怡,鲍泽富.钻井过程监督与实时故障诊断

综述[J ].石油矿场机械,2006,35(6):15-19.

[2]　汪澜,苑学松,李明.有线控向技术在定向钻穿越施工

中的应用[J ].石油矿场机械,2007,36(12):65-68.

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