r1-定向井井眼轨迹最优化设计方法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第20卷第1期天然气工业定向并并眼辄迹最优化设计方法研究一b0‘张焱李骥刘坤芳曹里民吴爽余雷一(辽河油田钻采工艺研究院)／f(西南石孚蕊工程系)Tz，>张焱等定向井井艰轨迹最优化设计方法研究天然气工业，2000~20(1)：57～60摘要现有的井眼轨迹设计方法有很多种，涉及到二维的方法和三维方法但它们有一个共同的缺点，就是设计出来的井眼鼽违币能从定量的角度确信为一条可行的最优轨违。为此，文章把非线性币等式约柬下非线性目标函数的非线性数学规划理论引^到定向井井眼轨迹的最优化设计中，提出了定向井井眼轨迹设计定量意

2、义上的最忧化方法=为讨论方便，文中以常用的双增型剖面为饲，讨论其最优化的设计方法，并进行了方位漂移设计。应用此支的研究思路，稍加修改就可以得到s型等井眼剖面的最优化设计方法。这些理论和模型已经利用VisualBasic语言编制成为一十用户界面非常友好的软件GJYH主题词要旦兰塾壅优化设计方法研究目前关于井眼轨迹设计的方法很多，发表的文章和专著也不少，涉及到二维的设计方法和三维方变造斜点位置、造斜率大小的假设，重复计算，重复法，已覆盖到各种井型(水平井、定向井、大位移井、改变各种假设，直到设计出一条能达到靶点的轨迹侧钻水平井等)和各种曲率半径(大曲率半径、中

3、曲来。率半径、短曲率半径和超短曲率半径)。但是它们都从以上设计思路不难看出，反复试算是它的最有一个共同的特点，设计出来的轨迹能够满足现场大特点，当然设计出来的轨迹肯定是一条可行的轨施工的要求，却不能肯定它是一条可行的最优轨迹。迹方案，但不能确信它是否为一条最优的轨迹，因为所谓最优轨迹有以下三个含义；它可能是一条最优轨迹，也可能不是一条最优的轨(1)设计轨迹必须满足现场施工条件的限制；迹。(2)设计轨迹应当是满足各种设计要求下的最本文把非线性不等式约束下非线性目标函数的短轨迹；非线性数学规划理论引入到定向井井眼轨迹的最优(3)设计轨迹的钻柱扭矩和摩阻力应当相

4、对最化设计中，提出了定向井井眼轨迹设计定量意义上小。的最优化方法。这种新的设计方法摆脱了设计者人现有轨迹设计方法一般是以反复试算为基础，为的因素，不需要反复的试算，只要设计者提供一些它们依赖于设计者的经验，具有随意性和经验依赖必要的约束参数即可自动优化出一条真正意义上的性。下面以常规的双增型剖面轨迹为例加以说明。最优轨迹。双增型剖面轨迹设计一般采用以下步骤：最优化数学模型的建立(1)假设第一、第二造斜点的位置，第一、第二造斜率的大小，计算能否设计出一条轨迹达到靶点；双增型剖面井眼轨道如图1所示，从图1中不*本文属于国家科研项目“多底井，分支井钻井、完井配套

5、技术的部分内容。**张嶷．博士后，28岁；1998年毕业于西南交通大学固体力学专业，并取得博士学位；现在西南石油学院和辽河油田博士后科研流动站工作地址：(124011)辽宁省盘锦市辽河油田钻采工艺研究院油井公司。电话：(0427)7832071(H)，7807057(O)。·57-维普资讯http://www.cqvip.com天然气工业2o00年1月难得到双增型剖面具有以下特征：六个关键点、六个根据以上各关键点、关键参数和各种约束条件关键参数和八个约束条件。的要求，可以得到以下的数学方程：六个关键点为：①井口位置；②第一造斜点位manL置；③第一造斜末点

6、位置；④第二造斜点位置；⑤第5．f．1瑚一I≥0二造斜末点位置；⑥靶点。2一2≥0六个关键参数为：①第一造斜点垂深；②第一造2—I≥0斜率大小；③第一稳斜角大小；④第二造斜点垂深；K1一一5400／('~r1)≥0⑤第二造斜率大小；⑥第二稳斜角大小。K2一一5400／(~r2)≥0一一≥0一≥0⋯一一≥0(4)一≥0一一Inl≥0+1sin01一～≥0Dad一一一2(siIl2一sin01)≥0+r2(sin02一sin01)～～≥0围1双增型剖面轨迹示意图rz(wsOl—o础2)／sin01≥002—02≥0I八个约束条件为：①实际第一造斜率必须小于[D

7、一一r2(sin02一sin01)]／~~02≥0J现场工具的最大造斜能力；②第一造斜点位置必须式中：D为下人第一中问套管垂深上极限；一在比较稳定的适台于造斜的地层层位；③第一造斜为下人第一中间套管垂深下极限；为下人第二末点位置必须在地质条件适合于下中问套管的层中间套管垂深上极限；Daa．一为下人第二中间套管位；④第一稳斜角必须小于地层允许的最大井斜角；垂深下极限i为适合于第一造斜的地层垂深上⑤实际第二造斜率必须小于现场工具的最大造斜能极限；D为适合于第一造斜的地层垂深下极限；力；⑥第二造斜点位置也必须在适合于造斜的地层Eb为适台于第二造斜的地层垂深上极限

8、；一层位；⑦第二造斜末点位置必须位于地质条件适合为适合于第二造斜的