钻井工程设计与工艺软件的发展现状

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CPCI 中国石油和化工

化工设计

钻井工程设计与工艺软件的发展现状

杨恒涛

（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院　山东东营　257000）

摘 要：作为重要的一类能源，石油能源是不可缺乏的。近些年，经济在快速进步，这种形势下的钻井工程也在不断拓展规模。钻井工程的先期设计包含了复杂的流程和步骤，属于多元的设计方式。针对方案设计、分析钻井数据、预控钻井风险、优化工艺流程这些方面，都要借助工艺软件来落实工程设计。为此，在设计钻井工程时需要配备专用的工艺软件。对于此，有必要探析设计钻井工程用到的专门工艺软件。结合工程现状，探究设计工艺的整体发展趋势。

关键词：钻井工程设计　工艺软件　发展现状

在很多行业领域，石油需求都在快速增加，因此也需要设计更多的钻井工程。相比于其他工程，钻井工程表现出更高复杂度，工程整体包含了初期设计、钻井施工、后期验收的各个流程。针对钻井的各工艺环节，相关人员都有必要详细加以控制[1]。具体在设计钻井工程的过程中，如果能够配备专门性的工艺软件，那么就可以确保高质量的钻井工程设计，这种基础上也能够优化实时的钻井施工。针对钻井工程，国内外现有的专门设计软件已经具备了较多种类。应当因地制宜，结合钻井设计的真实情况来选择最合适的一类工艺软件。

1 探析发展现状

上世纪末开始，国内外陆续诞生了钻井工程的新式软件，并且呈现出商业化的趋向。截至目前，分析钻井设计的专用软件主要包含三类：Paradigm 软件、Schlumberger 软件以及Landmark 软件。从整体上看，这些软件已达到优良的软件设计质量，同时也符合了可视化和模块化的三维设计思路[2]。

1.1 Paradigm 的工艺软件

从本质来看，Paradigm 软件可以用来指导常见的钻井设计，例如选择钻井靶区、设计钻井的井网、设计特殊的钻井工程。这类软件产品都具备了高级应用性，属于系列的设计导向软件。具体而言，Paradigm 设有专用式的设计平台，能够整合全面的设计性能，进而也达到了最优的钻井设计成效。

1.2 Schlumberger 的工艺软件

这类软件是指在计算机辅助下，可以自动实现更科学的钻井设计。在软件的指导下，钻井设计的具体流程包含了计算测斜、设计井眼轨迹、防碰扫描、显示可视化的三维钻井、编辑井筒和钻具、分析钻井的扭矩和摩擦阻力。

1.3Landmark 的工艺软件

Landmark 是服务于钻井设计的专门软件，这类软件集成了知识系统。在知识集成的前提下，软件就可以提供智能式的钻井设计决策。Landmark 配备了多层次的内部模块，各模块都代表了各异的辅助设计性能[3]。通过各模块的整合，能够从根本上预防卡钻，减小了钻井流程中的危险性，同时也可以用来改进整体的钻井设计质量。

2 工艺软件的各模块性能

从钻井工程来看，工艺软件可以用来设计整体的工程。工艺软件设有专用的模块平台，选择了插件技术的方式。针对特定的平台，如果增加了不同插件那么将会表现出各异的性能。对于系统本身，也可以随时删除或添加动态式的平台插件。从插件本身来看，各插件都是彼此独立的，维修某一插件不会影响到其余插件。这种独立的插件形式更加便于研发系统。详细而言，设计钻井工程用到的工艺软件整合了如下模块：

第一类为控压模块。这类平台模块能够用来调控回压，具体通过地面节流的控制来限制钻井的回压。控压的根本目标为确保井底压力的平稳性。在钻井过程中，需要保持恒定的当量密度。控压系统可以分成监测数据的模块、分析及计算的模块、其他的模块等。针对井底

的压力，控压模块能够确保井底的恒定压力，进而符合了设计需求[4]。

第二类为监测地层压力的相关模块。针对地层压力，工艺软件应当能够精确预测钻井过程中的地层压力。具体在判定地层压力时，软件需要借助地震资料、录井和测井等资料来综合判定。同时，可视化分析的对象包含了计算得到的结果。具体的流程为：获取原始数据、自动处理资料、计算地层压力、打印显示的图件。经过一体式的分析流程，就可以减轻总体的计算量，地层压力的计算结果也会更加精确。

第三类为力学分析的相关模块。在力学分析基础上，模块可以分析钻柱的受力状态。通常来看，钻柱力学的分析包含了振动分析、对于扭矩的分析、底部钻具的分析、强度的分析等。针对钻井时的力学性能给予分析，就能够提供后期钻井施工中的根据。

3 工艺软件在钻井设计中的优势

测试结果表明：在钻井设计中加入适当的工艺软件，能够计算得到更精准的数据。工艺软件便于钻井设计中的具体运用，软件配备了丰富的性能。针对钻井施工，有必要选择特定的工艺软件用来提供辅助。从适用范围来看，工艺软件也能够适用于深井的较复杂钻探工程。经过力学分析，可以建立剖面图和钻井液密度的相关模板[5]。

此外，陆上某些勘探油气的工程通常设置了较复杂的开发流程，对此工艺软件也可给予必备的技术支持。在工艺软件的基础上，相关人员可以进入更深入的钻井液设计或者力学设计，进而在根本上确保更安全的油田开发，同时也增加了设计进程中的方便。

结论

钻井设计需要配备专门软件用来辅助设计。从总体上看，引入工艺软件之后，钻井设计摆脱了信息孤岛，各部门也可以分享实时性的设计数据。这样做，在更大范围内创造了一体式的钻井设计以及钻井施工，同时也密切联系了多学科和多部门。由此可见，钻井工程专用的设计软件能够从根本上确保设计的精确性，帮助相关部门减少总体的设计成本，强化了钻井设计中的自主研发。未来的实践中，相关部门及人员还需要不断探究钻井工程专用的设计工艺软件，服务于钻井设计的根本质量提升。

参考文献：[1]张冬梅,周英操,赵庆等. 钻井工程设计与工艺软件的发展现状[J]. 重庆科技学院学报(自然科学版),2012（02）:66-68+88.

[2]石林,蒋宏伟,周英操等. 钻井工程设计与工艺软件ANYDRILL1.0的研发与应用[J]. 石油天然气学报,2012（06）:108-111+168.

[3]刘岩生,赵庆,蒋宏伟等. 钻井工程软件的现状及发展趋势[J]. 钻采工艺,2012（04）:38-40+124.

[4]黄波. 钻井工程设计与工艺软件的发展现状[J]. 中国石油和化工标准与质量,2014（08）:73.

[5]赵庆,蒋宏伟,翟小强等. 钻井工程设计集成系统研发及应用[J]. 石油科技论坛,2015（02）:51-55+61.