鉆采工藝論文匯總十篇
時(shí)間：2023-03-20 16:09:39
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇鉆采工藝論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
篇（1）
抽油機(jī)在石油鉆采工藝中的地位毋庸置疑[1]。針對我國油田開采的實(shí)際工況，高能耗的常規(guī)抽油機(jī)在開采稠油、低滲區(qū)塊時(shí)很難滿足生產(chǎn)的要求。因此，迫切需要一種能實(shí)現(xiàn)長沖程、低沖次的高效率、大載荷新型節(jié)能采油設(shè)備來更經(jīng)濟(jì)、更有效的開采我們低滲、特低滲、稠油、高含水油藏。基于這一點(diǎn)，液壓長沖程抽油機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其研制和應(yīng)用得到了較大的發(fā)展。
液壓抽油機(jī)具有長沖程、低沖次、配用電機(jī)功率小、能耗低、性能可靠、安全性好、占地面積小，自重輕等特點(diǎn)。但針對液壓長沖程抽油機(jī)的節(jié)能減振設(shè)計(jì)與效果分析中尚存在著諸多不足。本文中研制的WCYJY改進(jìn)型液壓長沖程抽油機(jī)采用天平式重力平衡、優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥的開啟時(shí)間等措施，以期實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)減少換向沖擊振動的目的。
1 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓原理及工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)
圖1是WCYJY改進(jìn)型液壓長沖程抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
系統(tǒng)的執(zhí)行器是抽油桿側(cè)液壓缸1和配重側(cè)液壓缸21。電動機(jī)14驅(qū)動油泵15，通過活塞桿伸縮驅(qū)動動滑輪，帶動鋼絲繩連接的抽油桿和配重箱上下往復(fù)運(yùn)動，從而帶動有桿泵往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行采油。
蓄能器20的作用是在液壓缸換向時(shí)，利用蓄能器氣囊的壓縮和膨脹來平穩(wěn)液體流量的波動，從而達(dá)到減少管路中流量脈動的目的。配重箱12（圖1） 的精確配重，可使左右油缸的工作負(fù)荷相等，實(shí)現(xiàn)抽油周期過程負(fù)荷恒定。三位四通換向閥4用于控制抽油桿側(cè)液壓缸1、配重側(cè)液壓缸21的運(yùn)動方向及蓄能器儲存液壓馬達(dá)壓力油的雙向釋放控制。
節(jié)流閥3的作用是在抽油機(jī)換向前調(diào)節(jié)高壓缸的壓力實(shí)現(xiàn)減速運(yùn)行，有效減少在換向時(shí)的振動和噪音。
由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后的壓差有關(guān)，閥的剛度小，故適用于負(fù)載變化很小且速度穩(wěn)定性要求不高的場合。而對于抽油機(jī)負(fù)載變化大及對速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償來保持節(jié)流閥前后壓差不變，從而達(dá)到流量穩(wěn)定。
2 關(guān)鍵技術(shù)
2.1 天平式重力平衡
通過調(diào)整配重實(shí)現(xiàn)精確平衡，平衡掉了抽油桿的重量和部分液柱重量。使做功負(fù)荷大大減少，從根本上提高系統(tǒng)效率30%左右。上、下沖程工作非常平穩(wěn)，電流差只是各個環(huán)節(jié)的摩擦力造成的。
2.2 換向減速緩沖設(shè)計(jì)
本方案中，獨(dú)特地調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)換向減速緩沖。通過精確控制溢流閥3的動作，來實(shí)現(xiàn)活塞動作的加減速緩沖，消除了換向時(shí)載荷的劇烈波動。
3 液壓沖擊振動與減振效果分析
對于特定的液壓油和管道材質(zhì)來說，要減小maxrP值，應(yīng)加大管道的通流截面積以降低v 值。
3.2 由運(yùn)動部件制動所產(chǎn)生的液壓沖擊
重力平衡可以根據(jù)需要增減配重，當(dāng)活塞向下運(yùn)動時(shí)，假設(shè)懸點(diǎn)載荷與外重力平衡箱相等，活塞桿的端部重力平衡箱和油缸推力同時(shí)作用，設(shè)總質(zhì)量為m的運(yùn)動部件在制動時(shí)的減速時(shí)間為t，速度的減小值為υ，則根據(jù)動量定律可近似地求得系統(tǒng)中的沖擊壓力p。
3.3 示功圖對比分析
利用抽油井測試儀對改進(jìn)型液壓抽油機(jī)進(jìn)行示功圖對比分析，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的懸點(diǎn)載荷峰值變化較之原型抽油機(jī)變化較大，但變化較為平緩，系統(tǒng)換向沖擊特征明顯減弱。
4 結(jié)論
基于抽油機(jī)換向減振這一目的，改進(jìn)了WCYJY型液壓長沖程抽油機(jī)，并對其進(jìn)行改進(jìn)后的振動分析。測試證明該型抽油機(jī)較普通游梁抽油機(jī)節(jié)電40%以上，節(jié)能效果保持穩(wěn)定的同時(shí)，較目前的液壓抽油機(jī)減振效果更好，懸點(diǎn)載荷波動減小，運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，具備較強(qiáng)的工程實(shí)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊敏嘉，常玉連.石油鉆采設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000
篇（2）
本次研究及試驗(yàn)對象是遼河油田高3624區(qū)塊的高3-6-021井。通過對高3624區(qū)塊巖性、裂縫發(fā)育特征及其分布走向、儲層物性等方面進(jìn)行細(xì)致研究，確定鉆孔方位、鉆孔數(shù)量、鉆孔深度、注酸類型和數(shù)量、注蒸汽量，觀察聯(lián)作措施后的效果，對效果進(jìn)行評價(jià)。
1 水力噴射鉆孔技術(shù)介紹
目前，遼河油田水力噴射鉆孔技術(shù)的工藝原理：連續(xù)油管連接銑刀鉆具，入井進(jìn)行套管開窗，然后連續(xù)油管連接噴射工具入井進(jìn)行油層噴孔的工藝，噴嘴為反沖自進(jìn)設(shè)計(jì)。噴嘴工作方式為單射流破巖，非水力機(jī)械聯(lián)合破巖方式，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便、成功率高、鉆孔長度可達(dá)100米。
水力噴射鉆孔技術(shù)從施工工序上可分為：
（1）自然伽瑪校深；（2）陀螺定向；（3）套管開窗；（4）鉆水泥環(huán)；
（5）油層噴孔。每孔施工時(shí)間約為15h，每孔施工周期內(nèi)，連續(xù)油管下井3次，測井1～2次。
2 高3624區(qū)塊開發(fā)現(xiàn)狀2.1 高3624砂礫巖油藏介紹
試驗(yàn)油井位于遼河油田高3624區(qū)塊，高3624區(qū)塊構(gòu)造上處于遼河西部凹陷西斜坡北端高升油田蓮花油層鼻狀構(gòu)造北端，是一個南、東、西三面受斷層夾持的由西南向北東傾沒的斷鼻構(gòu)造，高點(diǎn)埋深1600m。構(gòu)造類型為純油藏，油層埋深1600～1850m，油層分布主要受砂體分布控制，為一構(gòu)造巖性油藏。儲層巖性以厚層塊狀砂礫巖為主，夾薄層泥巖。據(jù)高3624井最初試油成果，原始地層壓力17.5MPa（油中1800m），1750m深度溫度56℃。通過觀察井測壓情況可知，目前地層壓力在7MPa以上，試驗(yàn)井附近壓力10MPa左右。
2.2 區(qū)塊開發(fā)現(xiàn)狀
按開發(fā)方式劃分，高3624塊可分為兩個開發(fā)階段：即常規(guī)開采和蒸汽吞吐開采階段，目前全塊轉(zhuǎn)為撈油生產(chǎn)。1988年8月～1998年9月，高3624塊開始蒸汽吞吐開發(fā)，至1998年9月蒸汽吞吐有效期結(jié)束，共吞吐23口井、74井次，平均單井吞吐輪次4.9輪，累計(jì)注汽22.0693×104t，階段產(chǎn)油13.9057×104t，階段產(chǎn)水3.7228×104m3，階段采出程度1.81%，吞吐油汽比0.63，階段回采水率16.9%。1998年10月～2005年12月，由于吞吐效果較差，1998年10月后該塊不再進(jìn)行蒸汽吞吐開采，2003年12月全塊轉(zhuǎn)為撈油生產(chǎn)。2006年1月～目前，為采取壓裂改造和高壓注汽提高區(qū)塊儲量動用階段，開采難度逐年加大，急需改善傳統(tǒng)開采方式，提高單井產(chǎn)能。
3 水力噴射鉆孔與蒸汽吞吐聯(lián)作方案
試驗(yàn)井高3-6-021井儲層巖性以厚層塊狀砂礫巖為主，夾薄層泥巖，分析試驗(yàn)井與鄰井同產(chǎn)層生產(chǎn)情況，認(rèn)為試驗(yàn)井目標(biāo)儲層剩余油較多，結(jié)合水力噴射鉆孔設(shè)備參數(shù)性能指標(biāo)，分析在該試驗(yàn)井應(yīng)用是可行的，決定進(jìn)行水力噴射鉆孔與蒸汽吞吐聯(lián)作措施工藝試驗(yàn)。利用該技術(shù)噴射鉆孔的定深、定向、鉆深可控的優(yōu)勢來提高微裂縫鉆遇率，改善稠油蒸汽吞吐井產(chǎn)層受熱環(huán)境及滲流條件，擴(kuò)大產(chǎn)層受熱吞吐半徑，實(shí)現(xiàn)周圍死油區(qū)稠油得到動用，達(dá)到增加原油產(chǎn)量、提高單井產(chǎn)能的措施目的。
3.1 水力噴射鉆孔方案3.1.1？鉆孔層位
篩選高3624塊的某一口油井為試驗(yàn)井，該井位于區(qū)塊中部，生產(chǎn)層段巖性為砂礫巖。油層物性較好，平均孔隙度21.9%，平均滲透率967×10-3μm2。碳酸巖含量極少。粒度中值為0.44mm，但分選較差，平均分選系數(shù)為1.94。為近物源濁流砂體沉積的特征。Ⅴ砂體儲層以砂礫巖為主，平均孔隙度為22.69%，平均滲透率1282.65×10-3μm2；Ⅵ砂體儲層以砂礫巖為主，平均孔隙度為19.92%；平均滲透率867.92×10-3μm2。
3.1.2？鉆孔位置
根據(jù)地層傾角、傾向以及油井井斜數(shù)據(jù)，確定鉆孔方位主要沿平行地層等高線方向，這種方法適合油層上下較厚的油層，孔軌跡在同一個油層延伸，同時(shí)根據(jù)油層厚度和實(shí)際鉆孔深度進(jìn)行鉆孔方位微調(diào)，從該井測井曲線對比綜合分析L5+6層位的2#、3#兩個層鉆孔增產(chǎn)效果會更好。
？3.1.3？鉆孔方位
通過分析試驗(yàn)井與鄰井同產(chǎn)層生產(chǎn)情況，認(rèn)為試驗(yàn)井24.6o、221o方位剩余油較多，優(yōu)選為該試驗(yàn)的鉆孔方位。
3.1.4？布孔數(shù)量
該井所選2#小層為物性較好的含油層段，單層厚度56.6m，3#小層厚度13.4m，2#小層布孔密度為1孔/7.07m，3#小層布孔密度為1孔/13.4m，設(shè)計(jì)對2個小層完成9個鉆孔，自下而上逐孔實(shí)施。
3.1.5？鉆孔長度
考慮小層單層厚度較厚，井間距較長，產(chǎn)層無底水，井間距離170m，因此，設(shè)計(jì)鉆孔長度為100m。
3.2 防膨酸化蒸汽吞吐方案3.2.1？防膨方案
粘土穩(wěn)定劑由有機(jī)聚季銨、非離子表面活性劑及無機(jī)物復(fù)合而成。
（1）按處理半徑計(jì)算，按照處理半徑2.4m計(jì)算，藥劑濃度1%，施工劑量24.4t。
（2）按注汽量計(jì)算
設(shè)計(jì)注汽量按3000t，防膨劑使用濃度按1%計(jì)算，則試驗(yàn)井防膨劑用量為30t。
（3）施工要求：正注粘土防膨劑30t，正替清水10m3，壓力控制在20MPa。3.2.2？酸化解堵方案
（1）藥劑用量：酸化藥劑的主要成分為有機(jī)酸、鹽酸、氟鹽、緩蝕劑和表面活性劑等。酸化目的層為2#：3#小層，井段1651.5-1722.0m，厚度70m/2層。通過酸化，解除近井油層污染，恢復(fù)或提高地層滲透率，增加油井產(chǎn)能。設(shè)計(jì)向井中注入多氫酸解堵處理液185t，正替頂替液10t，排量0.6～1.5m3/min，泵壓不得超過20MPa。
3.2.3？注蒸汽方案
預(yù)熱地面管線10分鐘，然后轉(zhuǎn)入正式注汽，以較低參數(shù)注一小時(shí)，逐步提高注汽參數(shù)。采用高壓小爐注汽，設(shè)計(jì)注汽量3000t，油層吸汽能力約7～9 t/h，注汽速度：192 t/ d，注汽強(qiáng)度：27.5t/m。
4 現(xiàn)場試驗(yàn)與效果
4.1 現(xiàn)場試驗(yàn)
5 結(jié)論
細(xì)致的地質(zhì)分析、創(chuàng)新的聯(lián)作思路、縝密的施工設(shè)計(jì)、科學(xué)合理的聯(lián)作工藝選擇是高3-6-21井現(xiàn)場試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)與保障。
水力噴射鉆孔改變了傳統(tǒng)射孔完井蒸汽腔的形態(tài)，擴(kuò)大了蒸汽與地層的直接接觸面積，擴(kuò)大了蒸汽腔的波及體積，無論是近井地帶還是遠(yuǎn)井地帶均更有效的利用了蒸汽的熱能，并且可在一定程度上解決因儲層非均質(zhì)性造成的儲層動用不均的困擾。
水力噴射鉆孔的成功應(yīng)用可突破傳統(tǒng)意義上的射孔完井方式，有望引起新一輪的完井方式的變革
水力噴射鉆孔與蒸汽吞吐措施聯(lián)作工藝技術(shù)可有效解決因近井地帶污染與堵塞導(dǎo)致的注汽困難的難題，實(shí)現(xiàn)了蒸汽吞吐井間剩余油挖潛以及油井產(chǎn)量的提高，為遼河油田稠油開采提供新模式、新方法。
參考文獻(xiàn)
[1] 李根生，沈忠厚.高壓水射流理論及其在石油工程中應(yīng)用研究進(jìn)展.石油勘探與開發(fā)[J].2005，（02）：96-99
[2] 袁建民，趙保忠.超高壓射流鉆頭破巖實(shí)驗(yàn)研究[J].石油鉆采工藝，2007，（04）：20-22
[3] 孫曉超.水力深穿透水平鉆孔技術(shù)的研究.大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文[D]，2005
篇（3）
1 海上鉆井發(fā)展及現(xiàn)狀
1.1 海上鉆井可及水深方面的發(fā)展歷程
正規(guī)的海上石油工業(yè)始于20世紀(jì)40年代,此后用了近20年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了在水深100m的區(qū)域鉆井并生產(chǎn)油氣,又用了20多年達(dá)到水深近2000m的海域鉆井,而最近幾年鉆井作業(yè)已進(jìn)入水深3000m的區(qū)域。圖1顯示了海洋鉆井可及水深的變化趨勢。20世紀(jì)70年代以后深水海域的鉆井迅速發(fā)展起來。在短短的幾年內(nèi)深水的定義發(fā)生了很大變化。最初水深超過200m的井就稱為深水井;1998年“深水”的界限從200m擴(kuò)展到300m,第十七屆世界石油大會上將深海水域石油勘探開發(fā)以水深分為:400m以下水域?yàn)槌Ｒ?guī)水深作業(yè),水深400~1500m為深水作業(yè),大于1500m則稱為超深水作業(yè);而現(xiàn)在大部分人已將500m作為“深水”的界限。
1.2海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化狀況
自20世紀(jì)50年代初第一座自升式鉆井平臺“德朗1號”建立以來,海上移動式鉆井裝置增長很快,圖2顯示了海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化趨勢。1986年巔峰時(shí)海上移動式鉆井裝置擁有量達(dá)到750座左右。1986年世界油價(jià)暴跌5成,海洋石油勘探一蹶不振,持續(xù)了很長時(shí)間,新建的海上移動式鉆井裝置幾乎沒有。由于出售流失和改裝(鉆井平臺改裝為采油平臺),其數(shù)量逐年減少。1996年為567座,其中自升式平臺357座,半潛式平臺132座,鉆井船63座,坐底式平臺15座。此后逐漸走出低谷,至2010年,全世界海上可移動鉆井裝置共有800多座,主要分布在墨西哥灣、西非、北海、拉丁美洲、中東等海域,其中自升式鉆井平臺510座,半潛式鉆井平臺280座,鉆井船(包括駁船)130艘,鉆井裝置的使用率在83%左右。目前,海上裝置的使用率已達(dá)86%。
2我國海洋石油鉆井裝備產(chǎn)業(yè)狀況
我國油氣開發(fā)裝備技術(shù)在引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新以及國產(chǎn)化方面取得了長足進(jìn)步。
2.1建造技術(shù)比較成熟海洋石油鉆井平臺是鉆井設(shè)備立足海上的基礎(chǔ)。從1970年至今,國內(nèi)共建造移動式鉆采平臺53座,已經(jīng)退役7座,在用46座。目前我國在海洋石油裝備建造方面技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,有國內(nèi)外多個平臺、船體的建造經(jīng)驗(yàn),已成為浮式生產(chǎn)儲油裝置(fpso)的設(shè)計(jì)、制造和實(shí)際應(yīng)用大國,在此領(lǐng)域,我國總體技術(shù)水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
2.2部分配套設(shè)備性能穩(wěn)定海洋鉆井平臺配套設(shè)備設(shè)計(jì)制造技術(shù)與陸上鉆井裝備類似,但在配置、可靠性及自動化程度等方面都比陸上鉆井裝備要求更苛刻。國內(nèi)在電驅(qū)動鉆機(jī)、鉆井泵及井控設(shè)備等研制方面技術(shù)比較成熟,可以滿足7000m以內(nèi)海洋石油鉆井開發(fā)生產(chǎn)需求。寶石機(jī)械、南陽二機(jī)廠等設(shè)備配套廠有著豐富的海洋石油鉆井設(shè)備制造經(jīng)驗(yàn),其產(chǎn)品完全可以滿足海洋石油鉆井工況的需要。
2.3深海油氣開發(fā)裝備研制進(jìn)入新階段目前,我國海洋油氣資源的開發(fā)仍主要集中在200m水深以內(nèi)的近海海域,尚不具備超過500m深水作業(yè)的能力。隨著海洋石油開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,深海油氣開發(fā)已成為海洋石油工業(yè)的重要部分。向深水區(qū)域推進(jìn)的主要原因是由于淺水區(qū)域能源有限,滿足不了能源需求的快速增長需求,另外,隨著鉆井技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,已經(jīng)能夠在許多惡劣條件下開展深水鉆井。雖然我國在深海油氣開發(fā)方面距世界先進(jìn)水平還存在較大差距,但我國的深水油氣開發(fā)技術(shù)已經(jīng)邁出了可喜的一步,為今后走向深海奠定了基礎(chǔ)。
3海洋石油鉆井平臺技術(shù)特點(diǎn)
3.1作業(yè)范圍廣且質(zhì)量要求高
移動式鉆井平臺(船)不是在固定海域作業(yè),應(yīng)適應(yīng)移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業(yè)。移位、就位、生產(chǎn)作業(yè)、風(fēng)暴自存等復(fù)雜作業(yè)工況對鉆井平臺(船)提出很高的質(zhì)量要求。如半潛式鉆井平臺工作水深達(dá)1 500~3 500 m,而且要適應(yīng)高海況持續(xù)作業(yè)、13級風(fēng)浪時(shí)不解脫等高標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2使用壽命長,可靠性指標(biāo)高
高可靠性主要體現(xiàn)在:①強(qiáng)度要求高。永久系泊在海上,除了要經(jīng)受風(fēng)、浪、流的作用外,還要考慮臺風(fēng)、冰、地震等災(zāi)害性環(huán)境力的作用;②疲勞壽命要求高。一般要求25~40 a不進(jìn)塢維修,因此對結(jié)構(gòu)防腐、高應(yīng)力區(qū)結(jié)構(gòu)型式以及焊接工藝等提出了更高要求;③建造工藝要求高。為了保證海洋工程的質(zhì)量,采用了高強(qiáng)度或特殊鋼材(包括z向鋼材、大厚度板材和管材);④生產(chǎn)管理要求高。海洋工程的建造、下水、海上運(yùn)輸、海上安裝甚為復(fù)雜,生產(chǎn)管理明顯地高于常規(guī)船舶。
3.3安全要求高
由于海洋石油工程裝置所產(chǎn)生的海損事故十分嚴(yán)重,隨著海洋油氣開發(fā)向深海區(qū)域發(fā)展、海上安全與技術(shù)規(guī)范條款的變化、海上生產(chǎn)和生活水準(zhǔn)的提高等因素變化,對海洋油氣開發(fā)裝備的安全性能要求大大提高,特別是對包括設(shè)計(jì)與要求、火災(zāi)與消防及環(huán)保設(shè)計(jì)等hse的貫徹執(zhí)行更加嚴(yán)格。
3.4學(xué)科多,技術(shù)復(fù)雜
海洋石油鉆井平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析涉及了海洋環(huán)境、流體動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)、船舶技術(shù)等多門學(xué)科。因此,只有運(yùn)用當(dāng)代造船技術(shù)、衛(wèi)星定位與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)電與液壓技術(shù)、現(xiàn)代環(huán)保與防腐蝕技術(shù)等先進(jìn)的綜合性科學(xué)技術(shù),方能有效解決海洋石油開發(fā)在海洋中定位、建立海上固定平臺或深海浮動式平臺的泊位、浮動狀態(tài)的海上鉆井、完井、油氣水分離處理、廢水排放和海上油氣的儲存、輸送等一系列難題。
4海洋石油鉆井平臺技術(shù)發(fā)展
世界范圍內(nèi)的海洋石油鉆井平臺發(fā)展已有上百年的歷史,深海石油鉆井平臺研發(fā)熱潮興起于20世紀(jì)80年代末,雖然至今僅有20多年歷史,但技術(shù)創(chuàng)新層出不窮,海洋油氣開發(fā)的水深得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
4.1自升式平臺載荷不斷增大
自升式平臺發(fā)展特點(diǎn)和趨勢是:采用高強(qiáng)度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比,提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷,甲板空間和作業(yè)的安全可靠性,全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進(jìn)的樁腿升降設(shè)備、鉆井設(shè)備和發(fā)電設(shè)備。
4.2多功能半潛式平臺集成能力增強(qiáng)
具有鉆井、修井能力和適應(yīng)多海底井和衛(wèi)星井的采油需要,具有寬闊的甲板空間,平臺上具有油、氣、水生產(chǎn)處理裝置以及相應(yīng)的立管系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)控制中心等。
4.3新型技術(shù)fpso成為開發(fā)商的首選
海上油田的開發(fā)愈來愈多地采用fpso裝置,該裝置主要面向大型化、深水及極區(qū)發(fā)展。fpso在甲板上密布了各種生產(chǎn)設(shè)備和管路,并與井口平臺的管線連接,設(shè)有特殊的系泊系統(tǒng)、火炬塔等復(fù)雜設(shè)備,整船技術(shù)復(fù)雜,價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出同噸位油船。它除了具有很強(qiáng)的抗風(fēng)浪能力、投資低、見效快、可以轉(zhuǎn)移重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)外,還具有儲油能力大,并可以將采集的油氣進(jìn)行油水氣分離,處理含油污水、發(fā)電、供熱、原油產(chǎn)品的儲存和外輸?shù)裙δ?被譽(yù)為“海上加工廠”,已成為當(dāng)今海上石油開發(fā)的主流方式。
4.4更大提升能力和鉆深能力的鉆機(jī)將得到研發(fā)和使用
由于鉆井工作向深水推移,有的需在海底以下5000~6000m或更深的地層打鉆,有的為了節(jié)約鉆采平臺的建造安裝費(fèi)用,需以平臺為中心進(jìn)行鉆采,將其半徑從通常的3000m擴(kuò)大至4000~5000m,乃至更遠(yuǎn),還有的需提升大直徑鉆桿(168·3mm)、深水大型隔水管和大型深孔管等,因此發(fā)展更大提升能力的海洋石油鉆機(jī)將成為發(fā)展趨勢。
篇（4）
前言
稠油出砂冷采（CHOPS）是被實(shí)踐證明了的一種高效開采稠油新技術(shù)，其技術(shù)的關(guān)鍵是出砂增加地層的孔隙度和滲透率，形成蚯蚓洞高滲網(wǎng)絡(luò)，從而增大稠油在地層中的流動性。然而大量出砂導(dǎo)致地層堵塞嚴(yán)重、井筒摩擦加大、管壁腐蝕加劇、地面的處理成本增加以及環(huán)境污染嚴(yán)峻等一系列生產(chǎn)問題。
為此本文調(diào)研前人研究成果[1~5]，基于質(zhì)量守恒定律，通過理論推導(dǎo)出CHOPS過程中的合理出砂量。
1.理論推導(dǎo)
1.1基本理論
以射孔眼處不積累砂子為平衡假設(shè)點(diǎn)，則稠油出砂冷采過程可以分為地層內(nèi)的平衡流動和井筒內(nèi)的平衡流動兩大部分。
1.1.1 井筒內(nèi)的平衡流動
基于艾倫（Allen）沉降公式[6]，計(jì)算井筒內(nèi)砂粒平衡的條件：
（1-1）
式中：：固體在流體中的沉降速度，m/s；：固體顆粒的雷諾數(shù)，無因次；：固體顆粒的當(dāng)量直徑，m； ：重力加速度，取9.81m/s2；：液體密度，kg/m3； ：固體密度，kg/m3。
為了使稠油能順利的攜帶出井筒內(nèi)的砂子，井筒內(nèi)含砂流體的臨界流速必須大于砂子在稠油流體中的沉降速度，即井筒內(nèi)攜砂流體的臨界流量滿足如下公式：
（1-2）
式中：：井筒攜砂的臨界流量，m3/s；：井筒半徑，m；艾倫公式中的雷諾數(shù)取固體雷諾數(shù)計(jì)算公式[7]：
（1-3）
式中： ：流體粘度，mPa.s。（注：其他參數(shù)同上）
1.1.2 地層內(nèi)的平衡流動
稠油出砂冷采技術(shù)是基于放大生產(chǎn)壓差激勵地層內(nèi)出砂，通過出砂形成蚯蚓洞，增大原油的滲流通道，最終增加原油的流動能力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的目的，為此本文從生產(chǎn)壓差和蚯蚓洞滲流兩方面闡述層內(nèi)的平衡情況。
（1）生產(chǎn)壓差的確定
地層壓力是油田開發(fā)過程中的核心問題，而合理的生產(chǎn)壓差是科學(xué)開發(fā)油田的關(guān)鍵。JI.G.Menk等人在防砂實(shí)踐中推導(dǎo)出油井出砂的最低流動壓力，為指導(dǎo)稠油出砂冷采技術(shù)中啟動砂粒運(yùn)移的合理生產(chǎn)壓差提供了依據(jù)，其計(jì)算公式如下式[8]：
（1-4）
式中：：地層出砂的最大油井井底流壓，MPa； ：巖石密度，kg/m3；：巖石導(dǎo)壓系數(shù)，1/MPa；：重力加速度（=9.8m/s2）；：產(chǎn)層厚度，m；：地層傾角，（。）；：巖石泊松比，無量綱；：巖石顆粒摩察系數(shù)，無量綱；：巖石顆粒的內(nèi)聚力，MPa。
在實(shí)際的生產(chǎn)中保持井底流壓小于，從而保證持續(xù)的出砂來增加地層原油的流動性。
（2）蚯蚓洞滲流簡化
稠油出砂冷采過程中形成大量的蚯蚓洞，本文從滲流和管流的耦合角度出發(fā)，假設(shè)蚯蚓洞內(nèi)的流動是管流形式，根據(jù)哈根-泊肅葉定律[9~10]：
單個蚯蚓洞流量公式：
(1-5)
N個蚯蚓洞流量公式：
(1-6)
混砂液的粘度計(jì)算公式[6]：
(1-7)
式中：：含砂稠油在蚯蚓洞內(nèi)的流量，m3/s；：生產(chǎn)壓差，MPa；：蚯蚓洞半徑，m；：蚯蚓洞長度，m；：蚯蚓洞個數(shù)，無量綱；：混砂液粘度，Pa.s；：含砂原油與原油的相對粘度，無因次；：原油的粘度，Pa.s；：含砂濃度，百分?jǐn)?shù)。
1.2 基本原理
基于質(zhì)量守恒原理，炮眼處不發(fā)生砂堵，滿足地層產(chǎn)出砂與井筒攜砂量的平衡，使地層出砂得以順利進(jìn)行，從而提高原油采收率。假設(shè)地層砂的流動過程經(jīng)歷如下環(huán)節(jié)，其流動示意圖如下：
地層出砂炮眼處砂堵現(xiàn)象井筒攜砂
圖1 出砂流動過程示意圖
1.3 理論推導(dǎo)
適合稠油出砂冷采技術(shù)的疏松砂巖油藏出砂機(jī)理十分復(fù)雜，影響因素眾多，所以在此作如下假設(shè)：
（1）忽略地層復(fù)雜的出砂機(jī)理，只考慮出砂量；
（2）地層出砂主要是通過蚯蚓洞中的流動帶出地層砂，其流動規(guī)律假設(shè)為管流；
（3）以炮眼為求解節(jié)點(diǎn)，且炮眼不發(fā)生砂堵時(shí)，則有流進(jìn)節(jié)點(diǎn)和流出節(jié)點(diǎn)的砂量平衡，其中每個炮眼的臨界流速為，射開層段內(nèi)的攜砂量為；
（4）以井筒為求節(jié)點(diǎn)時(shí)，且井筒不會發(fā)生砂粒沉降而堵塞，則設(shè)井筒可以提供攜砂液的排量最大為[8]。
（1-8）
（1-9）
式中：：炮眼中液體的臨界流速，m/s；：炮眼中液體的臨界流量，m3/s；：流入炮眼的臨界流量，m3/s；：射孔炮眼直徑，m；：射孔總厚度，m；：射孔密度，孔/m。
基于上述出砂平衡原理和基本理論假設(shè)，要使得地層、炮眼、井筒三處不發(fā)生堵塞現(xiàn)象，則必須滿足如下條件：
（1-10）
其臨界條件是：
（1-11）
由上式（1-11）可以得出兩種解的合理出砂量：
（1-12）
代人（1-6）式于（1-12）得：
（1-13）
通過聯(lián)立（1-7）和（1-13）兩式可以得到合理含砂濃度，則合理出砂量為：。
（1-14）
同理，（1-14）式所得的合理出砂量為：。
2.結(jié)論
本文通過對稠油出砂冷采（CHOPS）過程中合理出砂量的分析，基于炮眼和井筒中不發(fā)生砂堵現(xiàn)象之上，理論推導(dǎo)出了地層合理出砂量的確定方法，在一定程度上完善了出砂冷采技術(shù)的理論研究，對科學(xué)的開發(fā)稠油油藏有一定的指導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn)
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篇（5）
本文選用2006版的《中國學(xué)術(shù)期刊綜合引證報(bào)告》中的自然科學(xué)期刊中，從《安徽化工》到《鉆采工藝》共300種期刊數(shù)據(jù)為樣本數(shù)據(jù)（見表1,略），研究仿真科技類期刊的影響因子和有關(guān)指標(biāo)之間的非線性映射關(guān)系。其中，利用前150種期刊數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)，后150種期刊數(shù)據(jù)作為測試網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)。
樣本輸入數(shù)據(jù)處理
采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對期刊的影響因子與有關(guān)指標(biāo)之間的非線性映射關(guān)系進(jìn)行仿真學(xué)習(xí)，BP網(wǎng)絡(luò)中輸入層、隱含層和輸出層的結(jié)點(diǎn)數(shù)分別為7×10×1激活函數(shù)分別采用sigmoid,logsig，學(xué)習(xí)率η=0.9，學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法采用反向傳播(BP)算法。
以刊期、總被引頻次、即年指標(biāo)、載文量、被引半衰期、引用半衰期、他引比、基金論文比、Web即年下載率等為網(wǎng)絡(luò)的輸入，由于各項(xiàng)數(shù)據(jù)差異較大,所以在作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出數(shù)據(jù)時(shí)，采取(X-Xmin)/（Xmax-Xmin）公式對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化處理，,處理結(jié)果見表1 。
樣本輸出數(shù)據(jù)處理：將影響因子作為網(wǎng)絡(luò)的輸出，其數(shù)據(jù)見表1。
網(wǎng)絡(luò)建立與仿真
這里建立一個7×10×1的 BP網(wǎng)絡(luò)，分別利用matlab中的函數(shù)NEWFF()、train()、,sim()建立、訓(xùn)練和仿真網(wǎng)絡(luò)。傳遞函數(shù)分別取tansig和logsig，目標(biāo)誤差為0.0001。150個訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的樣本系統(tǒng)仿真結(jié)果分別見表2（略）和圖1，由圖可以可見,除個別影響因子較小的樣本外,誤差高度聚集在0附近,相對誤差基本上都在3%以內(nèi)，150個測試樣本仿真結(jié)果也比較理想, 由圖2可以看出,除個別樣本由于影響因子非常小，不大符合整體規(guī)律性，其余樣本誤差基本也是聚攏在0附近,大多數(shù)樣本相對誤差也在5%以內(nèi)，說明本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很好的整體仿真能力，也就是說，該模型能非常有效地仿真影響因子與相關(guān)指標(biāo)之間的非線性關(guān)系。
二、用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行期刊有關(guān)指標(biāo)對影響因子影響分析案例和結(jié)論
為了研究各有關(guān)指標(biāo)對期刊影響因子的影響程度和方向，這里以各指標(biāo)的平均值為比較基礎(chǔ)，采取單因素分析的方法，讓一個因素值在平均值上下變化，用網(wǎng)絡(luò)仿真其輸出的影響因子，與平均水平下的影響因子比較觀察其影響規(guī)律。表3（略）列出了要代入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真的輸入和輸出結(jié)果，下面就仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
計(jì)算表明，當(dāng)載文量分別增加30%、增加15%、、減少15%、減少30%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子分別為： 0.1410、0.1508、0.1727、0.1848。可見載文量越大影響因子越小，而且影響還是比較大的，過度擴(kuò)大載文量勢必影響載文的質(zhì)量,并不利于刊物質(zhì)量的提高；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，基金論文比分別增加30%、增加15%、、減少15%、減少30%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1653、0.1635、0.1584、0.1544。可見基金論文比越大影響因子越大，但是影響微弱；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，被引期刊數(shù)分別增加15%、減少15%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1618、0.1606。可見被引期刊數(shù)越大影響因子越大，但影響基本可以忽略，沒有什么影響；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，總被引頻次分別增加15%、減少15%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1721、0.1508。可見總被引頻次越大影響因子越大，而且影響非常明顯,這是由于影響因子的計(jì)算要直接用到總被引頻次所致；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，即年指標(biāo)比分別增加15%、減少15%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1648、0.1580。可見即年指標(biāo)越大影響因子越大，但是影響比較小；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，平均被引半衰期比分別增加15%、減少15%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1518、0.1731。可見平均被引半衰期越大影響因子越小，而且影響比較大；當(dāng)其它指標(biāo)保持平均水平不變，web即年下載率比分別增加15%、減少15%時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真影響因子為：0.1663、0.1564。可見web即年下載率越大影響因子越大，但影響不大。
作者單位：陜西科技大學(xué)管理學(xué)院
參考文獻(xiàn)
篇（6）
1 薄層完井、防砂工藝的改進(jìn)與應(yīng)用
（1）對直斜井熱采防砂工藝模式進(jìn)行了補(bǔ)充、完善。針對陳南薄層稠油油藏特點(diǎn)，形成了以封隔高壓一次充填為主，預(yù)充填+高低壓充填、逆向充填、二次補(bǔ)砂技術(shù)，先注汽后防砂等多種工藝為輔的機(jī)械防砂方式，適應(yīng)不同條件油井的防砂需求，有效的提高防砂效果，延長防砂有效期。
（2）水平井完井防砂工藝的推廣應(yīng)用。水平井裸眼篩管防砂完井技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)。①完井工藝的選擇--篩管頂部注水泥完井技術(shù)。研究確定了稠油熱采完井配套工藝為防砂篩管加熱力補(bǔ)償器配套TP110H套管，水泥返高至地面。②防砂篩管的優(yōu)選--精密微孔復(fù)合防砂篩管。優(yōu)選了精密微孔濾砂管為水平井防砂完井濾砂管，并試驗(yàn)確定了適合陳373塊油藏濾砂管的擋砂精度。③ 鉆井泥漿的清除--酸洗解堵技術(shù)。改進(jìn)了泥餅清洗解堵工藝，集成應(yīng)用了酸洗酸化一體化技術(shù)與二次酸洗技術(shù)。水平井變密度射孔完井與管內(nèi)充填防砂技術(shù)配套模式。①針對油水關(guān)系復(fù)雜的稠油油藏，為了防止底水錐進(jìn)，開展水平井分段變密度射孔優(yōu)化研究，確定采用127槍127彈，端部16孔/m，跟部10孔/m的射孔方式，提高儲量動用程度。②采用水平井精密復(fù)合濾砂管逆向充填配套工藝，并對防砂工藝、防砂管柱、防砂施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，確定施工參數(shù)為每米加砂量0.4～0.8m、排量1200～1500L/min、砂比5%～35%，有效提高了防砂成功率與應(yīng)用效果。
2 注汽工藝的優(yōu)化與改進(jìn)
（1）注汽管柱的優(yōu)化：
①隔熱技術(shù)：采用高真空隔熱油管，每根隔熱油管接箍處加裝密封圈及隔熱襯套，絲扣抹高溫密封脂。可以降低井筒熱損失，提高井底蒸汽干度。
②防鐵銹落井裝置：針對隔熱管使用頻次高，日益老化結(jié)垢嚴(yán)重，鐵銹容易落井造成注汽管柱的堵塞，為此在熱采注汽管柱增設(shè)了防鐵銹落井裝置。截止目前每口注汽井都應(yīng)用了該裝置，效果良好。
③試驗(yàn)推廣應(yīng)用注采一體化管柱：稠油注采一體化工藝技術(shù)是根據(jù)稠油注蒸汽的特點(diǎn)，為減少作業(yè)施工所造成的熱損失，簡化施工工序和減少油層污染而研究設(shè)計(jì)的注汽轉(zhuǎn)抽配套技術(shù)。該工藝適應(yīng)于陳莊地層能量不足，地層漏失嚴(yán)重；易造成冷傷害，吞吐周期短的多輪次井。
④裸眼篩管完井的水平井注汽管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要采用多點(diǎn)分配注汽管柱進(jìn)行注汽，盡可能使水平段均勻動用，提高油層動用程度，從而提高產(chǎn)油量和采收率。
（2）注汽參數(shù)的優(yōu)化。通過數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果顯示：注汽強(qiáng)度、采液強(qiáng)度對吞吐效果的影響較大；注汽速度、燜井時(shí)間對吞吐效果影響雖然不大，但都有一定規(guī)律。 不同周期注汽量按5%～10%的比例遞增，可取較好的注汽效果。
3 開發(fā)輔助熱采試驗(yàn)
3.1 開展CO2 輔助熱采試驗(yàn)
針對低品位油藏地層能量低，油汽比低，熱采周期短的問題，在陳莊薄層稠油水平井井開展了CO2 化學(xué)輔助熱采試驗(yàn)。
（1）二氧化碳改善特超稠油開采機(jī)理。室內(nèi)作了不同化學(xué)方法輔助蒸汽驅(qū)替效率試驗(yàn)，二氧化碳同薄膜擴(kuò)展劑相結(jié)合大幅度提高驅(qū)替效率；驅(qū)替效率由30%提高到90%；波及系數(shù)由68%提高到81%，大大改善熱采開發(fā)效果。
（2）二氧化碳輔助熱采方案設(shè)計(jì)與施工。注汽前先向地層注入液態(tài)CO2 約100t，以降低稠油粘度，增能助排，增加驅(qū)替效率；在注汽過程中伴注薄膜擴(kuò)展劑8t，改變油水潤濕性，增加驅(qū)替效率。
（3）二氧化碳輔助熱采實(shí)施效果。陳371-平2采用該項(xiàng)工藝后，燜井7天后轉(zhuǎn)抽，累增油1000t。周期累油已超過前兩周期的累油之和，已推廣應(yīng)用3口井，平均單井日增油10.0t。適合于多輪次吞吐，地層虧空大，油汽比偏低的超稠油井。
3.2 開展水平井雙管注汽試驗(yàn)
針對陳莊薄層稠油油藏水平井，受油層非均質(zhì)及周邊采出程度的影響，存在蒸汽局部突進(jìn)、水平段動用不均的問題。為此開展了勝利油田第一口水平井雙管分注試驗(yàn)，進(jìn)一步提高水平段的動用程度。
（1）工藝原理。采用井口 “雙懸掛”，管中管注汽方式，蒸汽從兩個通道注入，一個是從2″無接箍油管注到水平段B點(diǎn)，一個是從4 1/2″真空隔熱管和2″無接箍油管環(huán)空井注到水平段A點(diǎn)。通過地面流量調(diào)解閥門進(jìn)行流量控制，實(shí)現(xiàn)二個出汽點(diǎn)不同排量的控制，另外在內(nèi)管和外管分流前通過旋流器及混相器實(shí)現(xiàn)蒸汽的等干度分配。
（2）配套技術(shù)。①水平井隨油管全井段井溫、壓力剖面測試技術(shù)。儀器置于保護(hù)拖筒內(nèi)，接在連續(xù)油管底部，隨管柱下井。當(dāng)儀器下至測試起點(diǎn)深度，進(jìn)入測試程序，靜置5min停點(diǎn)測試，直至水平段末端，完成測試過程后，儀器隨管柱提至地面，回放測試數(shù)據(jù)。②雙管注汽井口。雙管注汽井口上部四通采用雙流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)外管注汽流道相互獨(dú)立；閥門閘板采用楔形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高密封效果；各部件連接采用法蘭連接，保證井口安全長效。③2″無接箍油管。 2″無接箍油管采用外徑52.4mm內(nèi)徑42.4mm的N80油管加工而成，最大外徑59.06mm。④蒸汽等干度分配。將鍋爐過來蒸汽等干度分成兩股蒸汽，通過旋流器、混相器、干度流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥對雙管注汽的內(nèi)管及外管進(jìn)行注汽；在注汽過程中調(diào)節(jié)內(nèi)外管注汽比例；記錄各流道的溫度、壓力、流量等數(shù)值。
（3）施工參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。①注汽前測試。由測試資料顯示，該井A點(diǎn)和B點(diǎn)動用較好，尤其是B點(diǎn)，單是水平井段中間部位動用相對較差，所以在注汽的設(shè)計(jì)上A點(diǎn)設(shè)計(jì)60%，B點(diǎn)設(shè)計(jì)40%，而且設(shè)計(jì)位置上盡量避開溫度的突出部則保留著對數(shù)據(jù)；否則就放棄這對數(shù)據(jù)。重復(fù)這個過程，直到數(shù)據(jù)個數(shù)達(dá)到25個，并令前12個為有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。令這組數(shù)據(jù)為C2。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中， 取 ■ 。
采用三種方法來訓(xùn)練半監(jiān)督支持向量機(jī)。第一種是最速下降法 ，第二種是自適應(yīng)遺傳算法 ，第三種是前兩種方法的結(jié)合，先用自適應(yīng)遺傳算法得到的解 作為最速下降法的初始值，然后通過最速下降法得到更精確解。在優(yōu)化函數(shù)中，取C=10，C*=100。在自適應(yīng)遺傳算中，采用浮點(diǎn)小數(shù)編碼，種群規(guī)模為500，最大迭代次數(shù)為1000，自適應(yīng)參數(shù)取值為a=0.9，b=0.1，c=0.6，d=0.001。核函數(shù)采用徑向基函數(shù)，取c=0.72。三種算法的分類精度如表1所示。
從表1可以看出， 改進(jìn)后的自適應(yīng)遺傳算法和自適應(yīng)遺傳算法與最速下降法結(jié)合的算法的分類精度要比最速下降法好許多，結(jié)果是令人較為滿意的。
4 結(jié)束語
本文提出了半監(jiān)督支持向量機(jī)的非線性分類法的自適應(yīng)遺傳算法和自適應(yīng)遺傳算法與最速下降法結(jié)合的算法。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這兩種算法遠(yuǎn)優(yōu)于最速下降法，有令人較為滿意的分類準(zhǔn)確率。
參考文獻(xiàn)
[1] 文嵐 提高陳家莊南區(qū)薄層稠油油藏開采效果的技術(shù)及應(yīng)用《鉆采工藝》 2009年04期
篇（7）
頁巖氣作為一種儲量豐富的、非常規(guī)的重要能源，在現(xiàn)代生產(chǎn)中作用突出，油氣勘探行業(yè)對頁巖氣的開發(fā)使用程度也在不斷增加。從90年代中期頁巖氣被發(fā)現(xiàn)以來，其生產(chǎn)產(chǎn)量增速驚人，將會在未來實(shí)現(xiàn)新的突破。頁巖氣在盆地中的儲量最為豐富，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界頁巖氣儲量突破456*1012m3，利用空間巨大。當(dāng)前在頁巖氣鉆井、完井，特別是水壓裂、連續(xù)油管的射孔以及水平井鉆井技術(shù)的研發(fā)下，頁巖氣的應(yīng)用范圍越來越廣，據(jù)估算最終全球的頁巖氣將突破1000*1012 m3，加強(qiáng)頁巖氣鉆井技術(shù)的研究，加強(qiáng)資源開發(fā)，具有重要意義。
1 工程情況說明
某地區(qū)施工完成的頁巖氣―1井位于四川東部地區(qū)自流井組大安寨。水平井鉆至弧形高陡褶皺帶拔山寺向斜地層最終完鉆，從實(shí)際鉆井情況分析，施工過程中存在難以處理井斜角、機(jī)械鉆井速率低等問題，使得最終周期較之施工計(jì)劃周期時(shí)間延長，達(dá)到145天，全井最大斜度為89.5°，鉆進(jìn)底部的位移數(shù)據(jù)位1000m。頁巖氣―1井的位置位于四川盆地重要的兩套烴源巖之一位置，總體巖層發(fā)育為100m，為黑色頁巖，產(chǎn)氣潛力較大。在進(jìn)行水平井鉆井過程中，運(yùn)用油基鉆井液、雙凝水泥漿、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井等技術(shù)能有效加強(qiáng)水平井鉆井效率，這些水平井技術(shù)有著不低的應(yīng)用成本，多是用作于解決常見的處理難度較大的鉆井技術(shù)問題。
2 水平井鉆井過程遇見的問題
其一，水平鉆井過程中摩阻扭矩較大。進(jìn)行水平井施工時(shí)，由于鉆井水平段比較長，摩阻扭矩成為鉆井難題，而1號井位井身質(zhì)量不高，扭矩、摩阻問題更為突出，必須解決這一問題[1]。
其二，該地段的井壁水平段長，加之井身質(zhì)量低，在進(jìn)行固井步驟時(shí)，容易出現(xiàn)套管居中度不理想，難以頂替、水泥漿膠結(jié)情況不理想等問題。
其三，水平井井壁容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。該項(xiàng)目技術(shù)人員對該地段的巖心進(jìn)行了分析，得出該區(qū)域主要巖石礦物組成為石英和黏土成分，其中黏土主要由伊蒙混層以及伊利石構(gòu)成，鉆井過程中井壁會吸收大量水分產(chǎn)生膨脹出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，另外目的層的向應(yīng)力存在差異，增加了鉆井施工的難度。
其四，施工地段地表較為疏松容易垮塌。該地段位于四川盆地，溝壑交錯，存在地表沖蝕沉積、風(fēng)蝕情況，地表的成巖性能不理想，部分地段的頁巖水敏性較強(qiáng)，侵入鉆井液后已形成井壁垮塌現(xiàn)象，為后續(xù)鉆井工程帶來困難；部分地段主要組成部分砂質(zhì)頁巖、頁巖，存在嚴(yán)重掉垮、剝蝕情況，尤其在大斜度水平段井眼位置穩(wěn)定性更差，容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象[2]。
3 水平鉆井技術(shù)研究
3.1 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向式鉆井技術(shù)
作為當(dāng)前先進(jìn)的頁巖氣鉆井技術(shù)，特殊油藏條件的深井以及鉆井難度較高的水平分支井、水平井、定向井以及大位移井等條件下比較適合運(yùn)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向式鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井施工。這一鉆井技術(shù)主要是利用遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整工具面的數(shù)值，通過脈沖向井底儀器傳送數(shù)據(jù)，調(diào)整工具面角，對井眼的軌跡進(jìn)行控制[3]。這一技術(shù)相對于傳統(tǒng)的螺桿導(dǎo)向更加及時(shí)和準(zhǔn)確，大幅度提高了控制井眼軌跡的準(zhǔn)確程度，而在進(jìn)行鉆井過程時(shí)，鉆柱始終處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，可以有效降低扭矩和摩阻。
3.2 水平鉆井的特色固井技術(shù)
將該頁巖氣井的施工難題和固井技術(shù)、井眼進(jìn)行結(jié)合，該項(xiàng)目使用了1.90kg/l的防竄氣高膠結(jié)彈性水泥漿以及1.40kg/l的緩凝低密度水泥漿混合而成的雙密度雙凝水泥漿，將1.40kg/l的返漿帶至地面，降低水泥漿的液柱壓力，1.90kg/l的尾漿送至深井處，確保下層頁巖氣產(chǎn)層的固定程度，這一方法可以確保較低液柱壓力，避免出現(xiàn)固井過程漏失水泥漿問題，提升防止竄氣和膠結(jié)水平，提升固井質(zhì)量，為下一階段壓裂過程提供前提條件。
3.3 油基鉆井液的運(yùn)用
針對該鉆井施工過程出現(xiàn)的問題，決定利用具有高性能的油基鉆井液，這一技術(shù)的突出特色在于：
第一，為了抑制頁巖出現(xiàn)水化膨脹問題，對高壓高溫的失水量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，確保失水量小于7.8ml，從實(shí)際施工鉆井遇見頁巖的情況出發(fā)逐步提高鉆井液的密度，利用較大的破乳電壓，確保工程維護(hù)時(shí)油水比例的平衡穩(wěn)定；
其二，為了保證油基鉆井液的電穩(wěn)定性較高，必須保證擁有超過2000v的破乳電壓，如果地層存在嚴(yán)重的水侵現(xiàn)象，必須添加石灰、潤濕劑、乳化劑機(jī)械處理，保持電穩(wěn)定和電平衡。[4]
其三，施工遇見較大斜度的井段以及水平段時(shí)，保持高水平的動切力以及黏度，強(qiáng)化油基鉆井液的懸浮攜砂力，利用有機(jī)土、白油、潤濕劑、增粘劑以及結(jié)構(gòu)劑調(diào)控流變性能，與短程下鉆等階段制定的措施，最大程度將巖屑床進(jìn)行消除，以便保持井眼的順暢通透。
其四，利用脂肪酸和其共聚物作為重要材料，取代傳統(tǒng)的有機(jī)膨脹土，能明顯改善泥餅固相含量和質(zhì)量，降低井壁黏度。[5]務(wù)必保持油基鉆井液的膠凝切力，以便最大程度降低井漏的可能性。
4 結(jié)語
在川東地區(qū)水平井鉆井過程中，利用油基鉆井液、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)以及優(yōu)選鉆頭等方式方法，有效降低了扭矩和摩阻，在確保井壁穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高了機(jī)械鉆的工作效率，加之用雙密度雙凝水泥漿確保了套管居中程度，獲得了很好的固井質(zhì)量，值得推廣和應(yīng)用。值得注意的是，油基鉆井液以及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)付出成本較高，在地層裂縫發(fā)育地段，由于堵漏技術(shù)還需完善，傳統(tǒng)堵漏采氣技術(shù)無法發(fā)揮應(yīng)有作用，這些都是頁巖氣水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用還需要強(qiáng)化研究的問題。
參考文獻(xiàn)
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篇（8）
論文摘 要:天然氣開采技術(shù)是石油工程專業(yè)、油氣田開發(fā)工程學(xué)科一門重要和新興的綜合課程,通過豐富教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法,綜合利用各種教學(xué)手段,理論結(jié)合實(shí)踐,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課程教學(xué)效果,為石油工業(yè)提供基礎(chǔ)理論扎實(shí)、具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。
近些年來,全球?qū)Ω鍧嵞茉刺烊粴獾男枨笤鲩L強(qiáng)勁,天然氣產(chǎn)業(yè)也因之發(fā)展迅猛[1～2]。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于關(guān)鍵階段,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要求十分迫切,天然氣作為清潔能源,在今后中國能源消費(fèi)中的地位將日益重要。我國的天然氣消費(fèi)長期以來一直維持在較低水平,提高天然氣消費(fèi)比例,加快發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)是今后能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要任務(wù)。我國天然氣勘探開發(fā)理論和技術(shù)與國際先進(jìn)水平有較大的差距[3～4]。我們需要進(jìn)一步發(fā)展中國天然氣地質(zhì)理論,加快建立和發(fā)展適合中國地質(zhì)特征的天然氣勘探開發(fā)核心技術(shù)和技術(shù)系列。這對中國能源戰(zhàn)略的安全及多樣性發(fā)展具有重要意義。
1 天然氣開采技術(shù)課程內(nèi)容簡介
天然氣開采技術(shù)課程以油層物理、滲流力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課為先修課的專業(yè)課。主要介紹天然氣開采涉及的基本理論及其工藝技術(shù)。課程內(nèi)容包括天然氣的基本性質(zhì)、烴類流體相態(tài)、氣井產(chǎn)能分析及設(shè)計(jì)、氣藏動態(tài)分析、排水采氣、天然氣水合物形成機(jī)理及其預(yù)防等內(nèi)容,地質(zhì)是基礎(chǔ),滲流力學(xué)是開發(fā)的理論基礎(chǔ),氣藏?cái)?shù)值模擬是必不可少的手段,優(yōu)選的鉆采工藝和地面建設(shè)工程技術(shù)是關(guān)鍵,目的是使學(xué)生掌握石油工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的工藝技術(shù)及其基本原理,從而為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)選修課及未來從事石油工程的設(shè)計(jì)計(jì)算、應(yīng)用研究及工程管理提供必備的專業(yè)知識。
2 豐富教學(xué)內(nèi)容,提高講課趣味性
由于天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,以及世界范圍內(nèi)對天然氣的需求不斷增加,使得天然氣開采技術(shù)也處于一種不斷更新的狀態(tài),傳統(tǒng)教材的內(nèi)容常常落后于現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用技術(shù),為了讓學(xué)生緊跟科技發(fā)展的腳步,能夠培養(yǎng)適合當(dāng)前石油行業(yè)需求的專業(yè)技術(shù)人才,教師應(yīng)不斷更新專業(yè)前沿的最新技術(shù)知識,不斷豐富教學(xué)的內(nèi)容,通過展示國際最新發(fā)展動態(tài)激發(fā)學(xué)生的好奇心,通過介紹新技術(shù)新方法的應(yīng)用提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而提高教學(xué)效果。
3 改革教學(xué)方法,提高學(xué)生綜合能力
天然氣開采技術(shù)課程涉及的先修課程較多,一般放在大四講授,傳統(tǒng)的講授法通常是滿堂灌的填鴨式,學(xué)生很難適應(yīng),所以教師首先應(yīng)該堅(jiān)持啟發(fā)式教學(xué),控制課堂節(jié)奏,把握教學(xué)重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的能力。其次,在談話法中多利用互動式教學(xué),加強(qiáng)師生的溝通和交流,鍛煉學(xué)生自我表達(dá)能力。最后,在討論法中,采用案例式教學(xué),設(shè)計(jì)新穎實(shí)際的例子對學(xué)生進(jìn)行分組討論,加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。另外,還可以通過讀書指導(dǎo)法,要求學(xué)生讀期刊雜志寫讀書報(bào)告提高其自學(xué)和總結(jié)能力。
4 綜合利用各種教學(xué)手段,提高教學(xué)效果
隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,當(dāng)今教學(xué)手段呈現(xiàn)出多元化的趨勢[5]。粉筆、黑板等傳統(tǒng)教學(xué)手段具有靈活性強(qiáng)、可塑性大、師生互動效果好等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)以其容量大、速度快、內(nèi)容豐富多彩而在很多學(xué)科的教學(xué)色鮮明。教師應(yīng)根據(jù)天然氣開采技術(shù)課程的特點(diǎn),將傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合在一起。天然氣開采技術(shù)課程理論性較強(qiáng),涉及諸多先修課程,同時(shí)實(shí)用性很大,在現(xiàn)場中實(shí)例頗多。教師一方面要堅(jiān)持傳統(tǒng)教學(xué)手段,側(cè)重講解天然氣開采技術(shù)的原理和方法,另一方面要合理使用多媒體[6],將文本、聲音、圖像、動畫及視頻投影在屏幕上,通過聲、光、電的完美結(jié)合,用生動的形象、真實(shí)的畫面、優(yōu)美動人的語言和音樂來豐富學(xué)生的記憶效果,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),達(dá)到教學(xué)目的,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高教學(xué)效果。
5 理論結(jié)合實(shí)踐,推進(jìn)素質(zhì)教育
天然氣開采技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工科專業(yè)課,該課程除了要求學(xué)生掌握牢固的專業(yè)理論知識外,還要具備一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的動手能力。教師要結(jié)合課程理論設(shè)計(jì)切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生的動手能力,通過到現(xiàn)場參觀實(shí)習(xí),增長學(xué)生見識,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力,利用課程設(shè)計(jì)增強(qiáng)學(xué)生的分析問題及解決問題的實(shí)際能力。理論與實(shí)踐相結(jié)合,學(xué)生充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性,刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)的效果,為學(xué)生將來工作打下良好的基礎(chǔ)。
6 結(jié)語
天然氣作為一種清潔優(yōu)質(zhì)的能源,在我國改善能源結(jié)構(gòu),以及中國石油大力推動低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中,獲得了前所未有的大發(fā)展。科技創(chuàng)新是促進(jìn)中國天然氣勘探開發(fā)的重要推動力。天然氣開采技術(shù)課程的教學(xué)改革需要教師在提高教學(xué)效果的前提下,依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)和科研需求對教學(xué)內(nèi)容、方法和手段進(jìn)行改革,提高學(xué)生的理論素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為我國天然氣工業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)復(fù)合型人才。
參考文獻(xiàn)
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篇（9）
一、引言
川渝地區(qū)是我國大型綜合含油氣地區(qū)之一，整個地區(qū)有著豐富的天然氣與石油資源，為我國的油氣勘探以及工業(yè)的發(fā)展提供了寬廣的平臺。但就當(dāng)前川渝地區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)條件來看，這些地質(zhì)難題嚴(yán)重的阻礙了我國油氣開采的步伐，主要體現(xiàn)在鉆井速度慢，鉆井施工難度大兩個方面。從上世紀(jì)70年代開始，我國就對川渝地區(qū)鉆井技術(shù)的科技攻關(guān)以及新技術(shù)試驗(yàn)就從未中斷過，也取得了一系列重大的技術(shù)突破，發(fā)展了一整套適合于川渝地區(qū)惡劣地質(zhì)條件的油氣配套鉆井技術(shù)。在廣大川渝油氣井的開采方面，全面開展了以提高機(jī)械鉆速為整個鉆井工程核心的鉆井新技術(shù)配套難題攻關(guān)試驗(yàn)以及試驗(yàn)推廣應(yīng)用等策略，但隨著油氣儲備勘探技術(shù)的不斷完善，一些深層油氣井和更為復(fù)雜地質(zhì)條件油氣井的發(fā)現(xiàn)，也為我國乃至整個川渝地的鉆井速度不斷提高帶來了很大的難題。
二、鉆井提速技術(shù)簡介
從目前鉆井技術(shù)的發(fā)展來看，國內(nèi)外提高機(jī)械鉆速的方法很多，所有的鉆井工程都必須根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)情況，提出相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，最終合理的選擇不同的鉆井方式來達(dá)到整個鉆井工程提速的目的。當(dāng)前國內(nèi)外常用的鉆井提速技術(shù)主要有專門針對鉆頭的鉆頭優(yōu)選技術(shù)，從鉆井增加強(qiáng)度以期望達(dá)到提高鉆井速率的欠平衡鉆井技術(shù)（氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井液鉆井等），從鉆井工藝該進(jìn)方面采取的垂直鉆井系統(tǒng)應(yīng)對井斜問題，復(fù)合鉆井提速的PDC鉆頭配合螺桿鉆具復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)選鉆井液等輔助措施提高鉆井效率的鉆井提速技術(shù)。
三、川渝地區(qū)地質(zhì)狀況分析
就本論文研究的川渝地區(qū)而言，近些年已經(jīng)勘探出來的油氣埋藏均較深，其表層的碳酸鹽層可鉆性特別差，高陸地層直井井斜的問題又特別突出，整個鉆井過程中因?yàn)殂@頭使用效果不佳而導(dǎo)致的井下復(fù)雜事故頻發(fā)以及相關(guān)工程施工的管理效率低等問題，嚴(yán)重的制約著我國川渝地區(qū)鉆井速率，整個鉆井的投資不斷增大。由于我國川渝地區(qū)的深井主要為氣井，整個地層的壓力高，部分氣藏表現(xiàn)出超高壓特性的難題。而當(dāng)前的鉆井技術(shù)對于底層氣壓壓力的控制問題，仍然很難得到有效的解決。再者，我國川渝地區(qū)已探明油氣田的含硫數(shù)量很多，目前我國川渝地區(qū)的油氣田除個別的碎屑巖氣田以外，各產(chǎn)氣區(qū)的主力氣田均是含硫量很高的氣田。因此針對當(dāng)前我國川渝地區(qū)氣田深度大以及高含硫的嚴(yán)重制約其鉆井效率的難題，通過研究形成一整套有效的專門針對我國川渝地區(qū)優(yōu)快的鉆井技術(shù)來替代機(jī)械鉆速低的難題的方法是十分必要的，對于我國川渝地區(qū)在縮短鉆井周期、減少鉆井成本，以及使整個鉆井工程能夠快速高效地完成具有十分重要的意義。
四、關(guān)于提高川渝地區(qū)鉆井技術(shù)的探討
1.施工前期的準(zhǔn)備工作
施工人員要認(rèn)真做好鉆井前期的工程論證工作，在整個鉆井工程開工之前，鉆井技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照鉆井設(shè)計(jì)方案來制定周全的作業(yè)計(jì)劃以及具體落實(shí)物質(zhì)器材的施工前期的工程準(zhǔn)備工作。為了避免工程施工過程中出現(xiàn)停工待料、遇到突發(fā)地質(zhì)問題而臨時(shí)改變鉆井方案的設(shè)計(jì)或是改變鉆井作業(yè)計(jì)劃的情況，工程技術(shù)人員必須做到對全井的物資器材，尤其是那些關(guān)鍵的、大宗的、比較難以解決的施工材料和鉆井機(jī)械的準(zhǔn)備工作，都要在開鉆以前全部得到落實(shí)。
2.施工過程中的應(yīng)注意的問題
對于我國川渝地區(qū)普遍出現(xiàn)的高壓含硫氣井完井，工程技術(shù)人員要做好充分的試油基礎(chǔ)理論以及工藝技術(shù)的研究，在整個工程施工過程中加強(qiáng)完井和試油裝備的改進(jìn)工作，注意解決套管強(qiáng)度以及油氣井氣密封的同時(shí)，工程技術(shù)人員還要注意對所有工程中應(yīng)用的油管的強(qiáng)度和油管密封的問題。在所有的超深超高壓含硫氣井中，必須使用高強(qiáng)度的經(jīng)過特殊工藝處理過的防硫的油扣和油管，對于川渝地區(qū)高壓防硫氣井的井套管頭和采氣井口的工程施工要嚴(yán)格按照事先擬定的工程要求來施工，與整個含硫井相配套的完井封隔器，以及地面降壓、分離裝置和試井裝備的使用安裝要有嚴(yán)格的使用方法，做到在保證安全施工的基礎(chǔ)上，提高整個油氣井的鉆井速率的目的。
3.施工技術(shù)研究分析
因地層出水、出油、垮塌等復(fù)雜情況而制約了氣體鉆井技術(shù)的應(yīng)用，有的井因介質(zhì)轉(zhuǎn)換不及時(shí)還造成了卡鉆甚至側(cè)鉆。為擴(kuò)大氣體鉆井技術(shù)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步完善氣體鉆井配套技術(shù)，應(yīng)重點(diǎn)開展對氣體鉆井適應(yīng)性（包括地應(yīng)力、淺層油氣水分布規(guī)律）研究、地層出水（油）風(fēng)險(xiǎn)識別及對策研究、氣體鉆井鉆具組合及鉆具受力分析、氣體鉆水平井技術(shù)研究，同時(shí)要不斷完善泡沫鉆井、霧化鉆井工藝。
五、小結(jié)
繼續(xù)發(fā)揮欠平衡鉆井技術(shù)對提速的貢獻(xiàn)，在那些含油氣水甚至易坍塌層大膽開展欠平衡鉆井探索，盡力提高鉆井速度，減少井漏等復(fù)雜情況的發(fā)生。進(jìn)一步完善欠平衡鉆井工藝技術(shù)，配套試驗(yàn)多種欠平衡鉆井介質(zhì)，如油包水乳化鉆井液、空心玻璃球等，以擴(kuò)大欠平衡鉆井技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)一步完善并大力推廣優(yōu)質(zhì)鉆井液技術(shù)，根據(jù)不同構(gòu)造的地層特點(diǎn)，嚴(yán)格控制井下適應(yīng)條件和體系轉(zhuǎn)化時(shí)間，達(dá)到以快制勝。
參考文獻(xiàn)：
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篇（10）
中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 13-0000-02
Drlling Remote Intersection Visual System Based on LabVIEW
Li Baiqi1，He Yongling1，Li Jiangcheng2
(1.School of Transportation Science and Engineering BUAA,Beijing100191,China;2.School of Aerospace,Tsinghua University,Beijing100084,China)
Abstract:By analyzing the function and character of the Remote Intersection technology in CBM exploitation,the paper put forwards an idea of using Script node to realize the date exchange and man-machine interaction with exterior frame in the virtual reality tool-Eon Studio.Using the LabVIEW as the platform,developing drilling remote intersection three-dimensional visual system with the character of interaction.The system has a good compatibility,high fidelity etc.The paper described the structure, working flow,distance needle modeling and three-dimensional visual actualizing ways of the system detailedly.
Keywords:LabVIEW;EON Studio;Remote intersection;Virtual reality
我國煤層氣普遍具有煤層滲透率低、煤層地應(yīng)力梯度分布不均、煤儲層欠壓的特性[1]，因此開采中采用水平井、多分支水平井是最佳開發(fā)模式。此模式下的水平井遠(yuǎn)距離穿針屬于精確導(dǎo)向作業(yè)，采用以MWD+RMRS為主要工具的工藝能提升中靶率，如文獻(xiàn)[2]中提及的對26對U形井組實(shí)施中靶導(dǎo)航作業(yè)，取得了100%的中靶率等。然而，該工藝存在缺乏可視化及臨場感，不易判斷鉆頭軌跡及中靶等缺點(diǎn)。為此，開發(fā)出基于LabVIEW的鉆井遠(yuǎn)距離穿針三維可視化的系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對遠(yuǎn)距離穿針作業(yè)進(jìn)行模擬與三維可視化，增強(qiáng)地面操作人員作業(yè)的沉浸感、交互性及構(gòu)想性，提高遠(yuǎn)距離穿針的中靶率。
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由四部分構(gòu)成：MWD、磁性短節(jié)、探管及上位機(jī)，如下圖1所示。MWD井下部分安裝在下部鉆具組合的非磁鉆鋌內(nèi)，測量當(dāng)前井眼參數(shù)；磁性短節(jié)本體安裝在鉆頭上，由無磁材料加工制成，用于提供一個人工磁場[3]；探管懸掛在直井洞穴附近，測量磁性短節(jié)磁場數(shù)據(jù)并發(fā)回到地面；上位機(jī)中采用以LabVIEW為平臺開發(fā)的軟件，首先載入水平井和直井的井身數(shù)據(jù)；然后軟件讀取發(fā)回的磁場數(shù)據(jù)及MWD數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過由旋轉(zhuǎn)磁場導(dǎo)航算法[4,5,6]、最小曲率法開發(fā)的程序，計(jì)算出當(dāng)前水平井井眼的各種參數(shù)，該參數(shù)結(jié)合歷史參數(shù)輸入到EON虛擬現(xiàn)實(shí)平臺，完成遠(yuǎn)距離穿針作業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示。
（二）虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)是一種高度逼真地模擬在現(xiàn)實(shí)世界中視、聽、動等行為的人機(jī)界面技術(shù)，以其高度的沉浸感、全方位的交互性及構(gòu)想性，已在航天、軍事等領(lǐng)域得到快速發(fā)展和應(yīng)用[7]。因此，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示整個遠(yuǎn)距離穿針過程，可增強(qiáng)操作手的臨場感，提高操作精度。虛擬現(xiàn)實(shí)模型的開發(fā)軟件EON Studio具有渲染能力強(qiáng)等特點(diǎn)，其EonX控件能嵌入到高級編程語言中，該控件提供的方法可實(shí)現(xiàn)與EON Studio中Script交互[8]。
1.創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)仿真模型
首先，利用EON Studio提供的Import功能將鉆桿（含鉆頭）、地層、直井、鉆探平臺的3D模型導(dǎo)入系統(tǒng)環(huán)境，根據(jù)仿真需要設(shè)置部件的位置、縮放比例和材質(zhì)、顏色、燈光、音效等。
第二步，首先建立四個右手坐標(biāo)系及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，四個坐標(biāo)系分別為：水平井井口坐標(biāo)系，直井井口坐標(biāo)系，固連于直井的靶點(diǎn)坐標(biāo)系及鉆頭坐標(biāo)系，其中水平井井口坐標(biāo)系為絕對坐標(biāo)系。坐標(biāo)系定義：背離地心為X方向，正東為Y方向，正北為Z方向；坐標(biāo)系的位置用垂深、東坐標(biāo)、北坐標(biāo)描述，姿態(tài)用井斜角、方位角描述；坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換通過空間的位移及轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)。其次為鉆桿、直井設(shè)置三個位置節(jié)點(diǎn)和三個姿態(tài)節(jié)點(diǎn)，這些功能節(jié)點(diǎn)通過事件接收端接收外部的坐標(biāo)及姿態(tài)值完成遠(yuǎn)距離穿針作業(yè)的顯示。再次設(shè)置交互動作，如縮放、移動、跟蹤及局部定位等。
第三步，.edz格式文件供LabVIEW調(diào)用。設(shè)計(jì)完畢的發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)模型如下圖2所示：
圖3中懸浮于空中的細(xì)桿表示鉆桿，其可繞自身旋轉(zhuǎn)；畫有網(wǎng)格的部分表示地面；左邊的井架表示水平井井架，右邊的井架表示直井井架；直井井架下方的長桿表示直井井身，井身的后面呈層狀分布部分表示地層剖面，井身下方的圓柱體表示靶點(diǎn)；靶點(diǎn)以下云團(tuán)狀部分表示煤層氣。
2.加載虛擬現(xiàn)實(shí)模型
在LabVIEW中加載虛擬現(xiàn)實(shí)模型文件的設(shè)計(jì)包括兩個部分，前面板設(shè)計(jì)：首先在LabVIEW前面板上新建一個ActiveX容器，調(diào)整容器的位置及大小后加載EonX控件；后面板設(shè)計(jì)：通過操作該控件的相關(guān)方法和屬性完成模型的加載、啟動及與LabVIEW通信。
3.遠(yuǎn)距離穿針作業(yè)可視化顯示
虛擬現(xiàn)實(shí)模型被LabVIEW中嵌入的EonX控件調(diào)用后，通過與LabVIEW的交互即可描繪底層環(huán)境、井眼軌跡及當(dāng)前鉆頭姿態(tài)。首先從數(shù)據(jù)庫中取出目標(biāo)井眼數(shù)據(jù)，通過事件觸發(fā)機(jī)制將數(shù)據(jù)傳給直井及鉆桿模型，完成直井及水平井的載入；循環(huán)讀取計(jì)算出的鉆頭位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過EonX控件的“SendEvent”方法輸入進(jìn)模型。值得注意的是循環(huán)間隔時(shí)間不能太短，否則鉆頭將發(fā)生不規(guī)則跳動。虛擬現(xiàn)實(shí)顯示及數(shù)據(jù)庫查詢流程如上圖3所示。
三、結(jié)語
本系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件設(shè)計(jì)出整個作業(yè)過程的發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)模型，利用LabVIEW中的ActiveX功能，將該模型文件通過EonX控件的調(diào)用實(shí)現(xiàn)與LabVIEW的交互，從而逼真再現(xiàn)遠(yuǎn)距離穿針作業(yè)過程。該系統(tǒng)具有兼容性好、逼真度高等優(yōu)點(diǎn)，以其優(yōu)異的逼真性和交互性，深受客戶好評，為遠(yuǎn)距離穿針工藝的設(shè)計(jì)提供參考，但仍存在一些缺點(diǎn)和不足，如直井以一圓柱體代替等，需要在下一步的研究中予以解決。
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