大位移井剖面优选

论文摘要

针对大位移井钻井工艺难点之——剖面优化设计,进行了大位移井剖面优化设计方法研究,把非线性数学规划理论引入到大位移井剖面的优化设计中,提出了以井眼长度最短为目标函数的大位移井剖面优化设计数学方法；利用该方法分别建立了圆弧曲线、悬链线、侧位悬链线、修正悬链线、侧位修正悬链线轨道的优化设计模型。根据最速降线原理,提出了一种新的轨道剖面—摆线轨道,并给出了优化模型和设计方法。对比分析表明,当水平位移较大时,摆线轨道具有井身长度短、摩阻和摩扭小的特点。根据不同轨道井眼内钻柱的摩阻和摩扭计算结果及分析表明,在大位移井中,稳斜段摩阻在总摩阻中占据主要部分。当弯曲井段钻柱受压时,钻柱与井壁接触力增大,将导致总滑动摩阻大幅度增加。因此,从降低滑动摩阻角度出发,以防止弯曲段钻柱受压为依据,提出了临界稳斜角的概念。临界稳斜角概念的提出,为大位移井剖面设计时确定稳斜角这一关键参数提供了理论依据和选择区间。综合所提出的井眼长度优化设计方法、摩阻摩扭分析结果以及临界稳斜角的概念,本文建立了一套二维大位移井轨道优化设计的方法和步骤。利用该方法进行大位移井剖面设计,具有轨道长度短、摩阻摩扭小、设计计算简便的优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的、意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外的研究现状
• 1.2.2 大位移井的发展及趋势
• 1.2.3 大位移井的关键技术
• 1.3 课题背景及本文主要工作
• 1.4 本文的创新点
• 第二章 大位移井轨道优化设计方法研究
• 2.1 大位移井轨道优化设计数学方法
• 2.2 钻柱摩阻计算方法研究
• 2.2.1 单元钻柱的几何模型
• 2.2.2 单元钻柱的力学模型
• 2.2.3 钻柱摩阻扭矩递推公式
• 2.2.4 维大位移井钻柱摩阻、扭矩递推公式
• 第三章 大位移井轨道优化设计
• 3.1 圆弧剖面轨道设计
• 3.1.1 圆弧剖面轨道的计算公式
• 3.1.2 优化模型的建立
• 3.1.3 算例1
• 3.1.4 对优化方法的讨论
• 3.1.5 参数对设计结果的影响规律
• 3.1.6 摩阻、摩扭分析
• 3.1.7 圆弧轨道设计参数的选择趋势
• 3.1.8 算例2
• 3.2 悬链线剖面轨道优化设计
• 3.2.1 悬链线轨道剖面的计算公式
• 3.2.2 建立优化模型
• 3.2.3 关于优化思路的讨论
• 3.2.4 算例
• 3.2.5 结果分析
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要