钻井系列软件(精品)

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1、中国石化2009年油田企业自主知识产权软件成果交流会钻井系列软件编写人：李玉 刘勇 张红娥 张文胜 苗锋审核人：孙正义胜利油田分公司二九年十一月目 录一、前言1二、背景介绍22.1 IDDS22.2 DWPSS3三、主要功能43.1系统架构43.2 IDDS软件功能简介63.3 功能提升10四、应用效果174.1 胜利分公司应用效果184.2 华东分公司应用效果254.3 江苏分公司应用效果264.4 江汉分公司应用效果284.5 推广应用过程取得的经验31五、发展前景33一、前言钻井系列软件包括钻井工程设计一体化系统V3.0（简称：IDDS 3.0）和特殊工艺井轨道设计及实钻轨迹监测系统V3

2、.0（简称：DWPSS 3.0），是具有中国石化自主知识产权的钻井设计与轨道监测软件，自2004年已在中国石化油田企业推广应用9000口井，并取得了非常好的应用效果。为进一步推进软件的应用，2008-2009年对钻井系列软件的功能进行了提升、完善，2009年04月通过了总部有关部门组织的专家评审。2009年6月18日-20日举办DWPSS 3.0应用培训班，中石化各采油厂有42人参加了培训。2009年6月29日-7月5日举办IDDS 3.0应用培训班，中石化各分子公司的设计部门有30人参加了培训。这两个培训班在完成培训任务后，都对学员进行了考试，各学员成绩优异，达到了预期的培训效果。2009年

3、8月17日-19日在贵州召开了钻井工程系列软件应用交流会，参会人员与单位有信息系统管理部，油田勘探开发事业部，胜利、中原、河南、江汉、江苏等油田企业，西北、西南、华北、华东、东北、上海海洋等分公司及工程技术研究院，总人数近60人。下一步将继续进行系统的推广工作，推广过程中对用户进行定期回访，对用户提出的问题与建议及时反馈。二、背景介绍2.1 IDDS在油田的勘探开发工程中，钻井是一个中间环节，钻井工程设计的优化目标应以提高油田勘探、开发的总体效益为目标函数，在此基础上优化工艺方案设计。目前，国内外的钻井工程设计软件均以钻井工程的单一内容进行设计，缺乏系统优化的过程。为提高勘探开发的总体效益，钻

4、井发展的趋势呈现以下发展趋势：一是向“横”的方向发展，即运用定向井、丛式井、水平井、大位移井技术。目前定向井占到设计井总数的50%以上，丛式井从普通定向井发展到水平井，大位移定向井、水平井也得到大规模的应用。二是向“深”的方向发展，井深大于3500m的探井由2005年的7.38%上升到2008年上半年的38.46%。三是向“小”的方向发展，小井眼是钻井向“快”和“省”方向发展的重要措施，当小井眼能够满足勘探和开发的要求时，它无疑是一种好办法。正是由于小井眼钻井节约了套管成本、破岩成本、动力成本和运输成本，它一般可节约成本3550%，边远和运输困难的地区可能节约5075%的投资。目前在浅层中推广

5、应用小井眼钻井技术，同时利用老井侧钻实现油田剩余油的有效开发。四是向“巧”的方向发展，即运用分支井、鱼骨状分支井等技术提高泄油面积，运用欠平衡压力钻井技术有效地保护油气层，达到增加油井产量的目的。钻井工程设计是指导钻井工程施工的一个综合性的技术档案，规范了钻井工程作业的相关内容、实施步骤、技术规范和相关措施。钻井工程设计是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。因此各级领导普遍加大了对钻井工程设计的管理力度。从审批程序到管理形式都做出了规定。胜利油田从2006年开始实施网上审批，IDDS为适应网上审批的需要，需要完成关键的工艺数据的输出接口。

6、自2004年始，IDDS2.1版在中石化、中石油、中海油等进行了推广应用。随着钻井工艺技术的不断发展，行业标准的更新，针对广大用户在IDDS2.1使用过程中对软件提出的新需求，同时也为了满足钻井工艺技术不断发展的需要并与行业标准保持同步，由此诞生了IDDS3.0。IDDS3.0是IDDS2.1的升级版，新版本在继承和保留IDDS2.1精华的基础上，通过调研分析国内外同一领域的相关产品，吸收国内其他兄弟油田及研究院所的研究成果与经验，以赋予它新的功能。IDDS3.0主要从功能、专业模型、管理、设计书、人性化操作、系统稳定性六个方面进行升级。2.2 DWPSS随着国内侧钻井、水平井、阶梯水平井、大

7、位移井以及分支井等特殊工艺井的发展，对其轨道设计、轨迹监测的要求也越来越高。设计轨道的类型不再局限于三段、五段制或双增、三增等一些常规的设计剖面，开始使用斜面圆弧段、悬链线等。靶点的类型也不再是一个或两个简单的圆圈，很可能是几个圆型靶和几个矩形靶的任意组合。对于以上情况来说，仅使用常规的剖面设计是不够的。另外，随着油田开发的进度，井越来越密，对防碰扫描的要求也越来越高。即使在钻井设计阶段对设计轨道进行了防碰扫描，在钻井过程中也需要随时对实钻轨迹进行防碰扫描，并能进行随钻轨迹校正设计，辅助各级工程技术管理人员快速有效的进行轨迹监测与管理。国外在这方面最有名的当属哈里伯顿公司的COMPASS软件，

8、该软件具有设计、实钻处理、邻井防碰的功能，具有较大的实用价值。但是COMPASS软件价格昂贵，且人机交互等许多方面不太适合中国的国情，有一些功能(如悬链线)也不能实现。正是在这种情况下，我们通过不断的摸索和总结，并与胜利油田钻井院设计所、钻井所密切结合，开发了特殊工艺井轨道设计与轨迹监测系统(DWPSS)。该软件的研发依据是行业标准、企业标准及相关规定，建设内容满足了目前中国石化各油田定向井、水平井的轨道设计与实钻监测需要。本软件整体达到国内领先水平，其中部分模块达到国际先进水平，通过进一步对本软件进行完善，完全可以取代国外进口软件。2008-2009年被列为钻井系列软件之一，在中石化进行软件

9、提升与推广应用。三、主要功能3.1系统架构3.1.1 IDDS钻井工程设计一体化系统（简称IDDS）是以钻井工程设计数据为主要管理内容，针对中国石化集团各油田使用的钻井工程设计软件不统一、设计书格式不一致、信息缺乏共享、信息综合利用水平低、钻井工程设计水平参差不齐以及设计成本高的问题，利用计算机科学、三维显示技术和网络工程等最新信息技术，融入钻井工程领域的最新科研成果，在建立全新的钻井工程设计数据库的基础上，开发完成的一套包括轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、固井设计等全部功能模块的一体化钻井工程设计软件。该软件可以自动生成符合标准要求的钻井工程设计书，油田钻井工程设计人员可以使用该系统实现

10、油气井的钻井工程一体化设计。系统采用2种运行模式：n 客户端软件：设计单位以客户端的钻井工程设计系统完成钻井工程设计的各项设计与管理工作；n 浏览器：主管领导、设计管理人员等基于浏览器对钻井工程设计信息进行查询统计分析。系统网络结构图，如下图所示。IDDS系统网络拓扑结构图3.1.2 DWPSS本系统同时支持ACCESS数据库(*.mdb)与Oracle数据库，可以在井场及基地分别建立一个数据库，分别称为“井场数据库”(ACCESS数据库)与“基地数据库”(Oracle数据库)。以“井场数据库”为中心，在井场建立“井场局域网”，MWD、LWD、FEWD、录井等数据实时入库。井场与基地建立无线或

11、有线网络环境连接，所有井场数据库的数据实时发送到“基地数据库”存储。各相关单位（设计、定向、采油厂、地质等）通过油田局域网访问“基地数据库”，从而实时获取井场信息，辅助定向井、水平井的施工决策。系统总体框架如下图所示。DWPSS系统总体框架图3.2 IDDS软件功能简介3.2.1 IDDS钻井工程设计一体化系统(IDDS)以钻井工程设计数据为主要管理内容，油田钻井工程设计人员使用该系统实现油气井的钻井工程一体化设计。IDDS系统利用计算机科学、三维显示技术和网络工程等最新信息技术，融入钻井工程领域的最新科研成果，建立了全新的钻井工程设计数据库。该系统包括轨道设计子系统、工程设计子系统、钻井液设

12、计子系统、固井设计子系统等，最终生成图文并茂、符合标准要求的钻井工程设计书。同时，IDDS可实现多人同时网上设计、设计结果网上发布、设计实时监测、设计书管理、统计分析、资料查询等功能。在设计过程中系统还提供二维、三维图形生成、显示、交互设计等可视化的设计功能。IDDS系统主要包括以下三个部分：（1）钻井工程设计一体化系统客户端软件(简称：IDDS3.0)；（2）基于WEB平台的钻井工程设计一体化信息发布系统；（3）钻井工程设计一体化权限管理系统(IDDS权限管理系统)。其中IDDS3.0软件包括：轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、固井设计、钻具组合、钻头及钻井参数设计、油气井压力控制、取心设

13、计、地层孔隙压力监测、地层漏失试验、中途测试安全措施、油气层保护设计、健康安全和环保措施、完井设计、弃井设计等子系统。3.2.2 DWPSS特殊工艺井轨道设计及轨迹监测系统可以实现灵活方便的特殊工艺井轨道设计，并能针对设计轨道进行防碰扫描、摩阻计算、灵活方便的二维与三维显示，满足特殊工艺井的井眼轨道设计要求；另外，在特殊工艺井的现场施工过程中，可以实现测斜数据处理、待钻井眼轨道校正设计、防碰扫描与摩阻计算、灵活方便的二维与三维显示，能加载测井数据与综合录井仪数据，辅助地质工程师进行层位对比，满足特殊工艺井的井眼轨迹控制要求；为特殊工艺井钻井提供强有力的计算功能与助手功能，帮助现场人员随时监控地

14、质参数的变化，指导特殊工艺井的井眼轨道设计和施工计算。通过井场与后方的数据传输，还能实现MWD、LWD数据的实时传输，有助于形成特殊工艺井的网络化施工决策，使现场定向井工程师与后方支持人员、决策人员充分互动。特殊工艺井轨道设计及轨迹监测系统吸收了目前在国内流行的常规剖面的设计方法，而且又增加了可供用户任意调整轨道的功能以及斜面圆弧法中靶方式、悬链线中靶方式、恒工具面角法中靶方式。设计过程非常直观，功能十分强大，在某些方面超过了Landmark公司的COMPASS模块(如系统中的三增剖面自动设计、恒工具面角法中靶方式、悬链线中靶方式是COMPASS所没有的)。最为重要的是，系统与COMPASS相

15、比它又更具中国特色，更适合于国内的用户。3.2.3 关键技术(1)悬链线中靶方式、斜面圆弧法中靶方式、恒工具面角法中靶方式，任意剖面组合的向导式设计，防碰扫描以及摩阻计算的计算机模型研究与实现；(2)采用三轴强度方法进行套管强度自动化综合计算的计算机模型研究与实现，并实现图形可视化交互设计；(3)采用杆的大位移理论、弹性接触模型、半解析法、迭代方法等理论进行钻柱强度自动校核的计算机模型研究与实现；(4)数据库技术与钻井工程设计技术的集成应用研究；(5)计算机三维显示技术及构件技术在钻井工程软件领域的应用研究。3.2.4 成果技术创新点(1)率先建立了适合钻井新技术、数据管理和科研需要的钻井工程

16、设计数据平台，实现了信息共享和各阶段数据的充分利用； (2)实现了悬链线类井段(悬链线、修正悬链线、准悬链线)设计软件编程，可以用于大位移井的轨道设计，降低摩阻，减小施工难度。(3)实现了恒工具面角法中靶方式，可以在轨道设计过程或实钻过程中任意增加恒工具角法井段，与MWD现场施工过程固定工具面角的实现吻合，有利于MWD现场施工决策。(4)实现了斜面圆弧法井段(包括复合斜平面法井段)的轨道设计方法软件编程，在轨道设计与随钻设计过程中可以实现方便灵活的圆弧段中靶设计。(5)利用基于构件的软件工程方法建立了构件化的IDDS的系统构架，同时研发了井身结构和井眼轨迹的二、三维显示构件，实现了可视化、交互

17、式设计；(6)通过对管理软件与互联网的最新技术的综合利用，实现了多人同时网上设计、在线统计分析、设计结果网上共享和设计实时监测功能。(7)将OpenGL技术应用到真三维显示控件的编制，实现了钻井地质和钻进工程信息的真三维图形显示功能，能实时加载设计轨道、靶区、实钻轨迹、信息盒、测井曲线、综合录井仪曲线、地层等多种信息，进行直观的真三维显示，用户可以任意的放大与缩小、平移、旋转。软件研发依据是行业标准、企业标准及相关钻井工程设计规定，建设内容满足了目前中国石化各油田的工程设计需要。本软件整体达到国内领先水平，其中部分模块达到国际先进水平，正在逐步取代国外进口软件。3.3 功能提升3.3.1 轨道

18、设计(1)轨道设计功能提升A、“增稳”中靶方式时，能够由造斜率值进行计算(由当前井底作圆弧，找出法线经过目标点的圆弧点)；B、对于悬链线中靶方式，允许设计到指定井斜角；C、加入多目标(多约束点)弹性杆法轨道设计方法。(2)增加约束点计算在矩形靶AB连线的正向或反向延长线上，给出段长，通过线性插值，计算得到约束点的三维坐标。水平井设计时，有可能靶前位移较大，需要着陆在AB连线的反向延长线上，通过该功能帮用户计算出着陆点三维坐标(垂深、N坐标与E坐标)。(3)增加约束点的应用斜面圆弧法中靶方式、恒工具面角法中靶方式、悬链线中靶方式时，允许用户选择约束点作为目标点。(4)磁参数计算进行优化与中国地震

19、局合作，更新地磁计算模型与地磁参数。(5)增加椭球不确定度误差模型根据SPE文献资料，建立了“井眼轨迹不确定性分析”模型。(6)增加BHA分析模块与天津大学蔡宗熙教授合作了“底部钻具组合性能分析及井眼轨迹模拟系统”。(7)加强井眼轨迹预测功能、盲区预测功能与中国石油大学王延江博士进行合作，利用SVM（支撑向量机）进行轨迹预测。(8)摩阻计算功能在已知井身剖面、钻柱、钻井参数(钻头轴向力、钻头扭矩)和钻井液密度的情况下，给定钻柱摩阻系数，分别计算在起钻、下钻、滑动钻进、旋转钻进、划眼、倒划眼六种工况下的摩阻、摩扭、屈曲状态，并计算钻柱的轴向应力、弯曲应力、扭应力和强度安全系数。(9)灵活方便的数

20、据导入导出可将当前井的设计数据与实钻数据进行整体的导入和导出，也可以对设计分段数据、设计分点数据、测斜基本数据、测斜计算结果、中靶判定结果、防碰扫描结果等以文本文件的方式进行导入和导出，还能导出到WORD文档。(10)增加“多点约束条件下轨道优化设计方法”为了从总体上对靶区轨道进行优化，提出采用弹性杆挠曲线法设计多点约束条件下的靶区轨道，其设计思想是：设想存在一个有弯曲刚度无重量的弹性杆，让该弹性杆在有限点上被光滑可各向旋转滑套限制在一些固定点(即多个约束点)上，按能量最低原理，该弹性杆必然以弹性变形能最小的方式形成一条空间弹性杆挠曲线，就以此曲线作为设计轨道。这样形成的轨道以下几个特点：井眼

21、对管柱的附加约束力最小，摩阻扭矩小；轨道光滑，连续性好；轨道设计自由、方便、快捷，可靠性高。(11)实现随钻测量数据的实时采集传输与发布在井场通过“数据采集”模块实时采集随钻测量数据到井场数据库，再通过“井场数据传输客户端”将随钻测量数据发送到“后方数据传输服务器端”，保存到后方数据库。在后方可通过IE浏览器访问网站来查看随钻测量数据，也可通过“数据显示客户端软件”查看随钻测量数据。(12)改进的柱面法设计能针对“直-增-稳-增-稳-增-稳”剖面组合(这七段中任一段都可以选中、也可以不选中)的关键参数进行任意求解，包括二维柱面法与三维柱面法两种情况。3.3.2 井身结构设计该子系统采用了可视化

22、图形设计方式，可绘制地层岩性剖面，破裂压力梯度曲线、孔隙压力梯度曲线，并就井身结构设计数据结合轨道设计数据绘制井身结构图，界面极为友好、简洁，隐藏了大部分多余操作。(1)优化了井身结构图的绘制，重新开发了井身结构图显示控件。A、支持尾管、筛管、组合筛管(尾管筛管、筛管尾管)、裸眼等完井方式。图中能够反映尾管回接、同层套管变径 。B、允许用户自定义压力曲线的颜色与线型，自定义井壁线、套管线的颜色，自定义水泥环的颜色等，实现了彩色图。C、允许用户在井身结构图上添加自定义文本。(2)为了便于用户的使用，该子系统提供EXCEL导入接口，可将地质上提供的压力数据文件以EXCEL的形式导入。并可方便灵活地

23、将井身结构设计数据以EXCEL的形式导入、导出。3.3.3 钻头及钻井参数钻井作业的主要工具是钻头，选择的钻头是否合适将直接影响单井成本和钻井作业的经济效益。影响钻头选择的因素有：井深、地层类型和性能、井眼尺寸、泥浆类型、钻机成本、钻头成本等等。钻头选型的功能是设计一口井的钻头用量及相关参数匹配，其主要功能为：根据地层的可钻性级值设计分段钻头系列、录入需要的钻头数量及其与之匹配的喷嘴和水眼参数。软件现在可根据已钻区块钻头及钻井参数数据自动推荐3个钻头型号，以供用户设计使用。3.3.4 水力计算水力因素是影响钻井速度、携岩效率、以及保证钻井施工顺利进行的重要因素之一。因而，在钻井工程设计及施工过

24、程计算中，关于钻井水力参数的设计及计算一直是一项必不可少的重要内容。钻井水力参数设计的功能是优选、计算一口井设计的一系列钻头的钻井水力参数，其主要功能为：优选排量及相关水力参数计算。水力计算子系统的提升点体现在软件的操作和功能两方面。操作上增加了一些更为人性化的设计，以减轻工程设计人员的工作量；功能上，主要是通过算法的优化和组织，扩充了对于不同井型的支持，并且增加了水力参数的“动态模拟”功能。(1)钻具参数自动补齐；(2)考虑了特殊钻井工具的压耗，在对使用了特殊工具的井段进行水力计算时，用户需要输入“特殊钻具附加压力降”；(3)增加了动态水力参数模拟计算。3.3.5 钻具组合设计该模块可实现以

25、下功能：对一口井的多套钻具组合进行设计和钻柱强度校核、对定向井、水平井井下专用工具进行设计、对打捞工具进行设计。钻具组合设计的核心是钻柱强度校核，根据不同工况计算钻柱各截面处的载荷，并校核强度，以确保实际载荷不超出允许安全载荷。(1)功能提升A、增加下尾管钻具抗拉校核；B、增加技术措施说明。(2)钻柱强度校核模型提升A、钻柱强度校核模型升级；B、采用杆的大位移理论分析钻柱整体变形与受力；C、在处理钻柱与井壁的接触方面，采用弹性接触模型进行描述；D、为提高计算精度，采用所谓半解析法，即将整个结构离散为有限个单元，在各单元内求解析解；E、采用特殊的迭代方法求解，有效解决大挠度及接触问题的双重非线性

26、难题；F、分析钻柱整体变形和受力情况；G、计算钻柱各截面处的载荷，并校核强度；H、将计算结果以图形和表格形式输出。(3)下尾管钻具抗拉校核模型提升增加了下尾管钻具抗拉校核，考虑钻井液浮力，对钻杆进行静态抗拉校核。3.3.6 井控设计油气层压力控制系统可完成以下设计项目：井控装置设计、井控要求设计、井控主要措施设计。井控装置设计中根据井身结构设计依次选择各开井口防喷器组合形式与型号、井口管汇类别，并绘制井控装置图和井口管汇图，针对常用防喷器组合与井口管汇可以形成常量图片文件直接调用，对于非常规井口装置图还可以根据程序制定的图形元素进行组装拼图。对于井控要求设计、井控主要措施设计都可以形成常规文字

27、要求，以便设计时直接沿用。(1)增加井控设备选择依据(2)增加井控装置试压要求(3)增加关井套压要求3.3.7 固井设计实现固井施工主要难点、固井工艺要求、套管串结构、套管强度设计、水泥用量计算、水泥外加剂与固井附件设计。其中套管柱强度设计计算完全依照SY/T5322-2000标准套管柱强度。固井设计模块要分别考虑油井、气井的固井设计。套管数据库要涵盖中石化各油田分公司常用套管类型，并且用户能够在库里添加、删除新型套管数据。(1)套管柱强度校核依照SY/T5322-2000标准套管柱强度设计方法，采用三轴强度设计，可进行直井与定向井的套管强度设计，按井型和套管类型计算有效外载。充分考虑了盐岩蠕

28、变地层(塑性地层)，当套管处于塑性地层段时，按照上覆岩层压力计算外挤压力。充分考虑套管变径、尾管回接等情况。(2)水泥用量充分考虑套管变径、尾管回接等情况，同时考虑到深井的情况，可见部分是8组，若大于八开，可自动添加。3.3.8 设计书管理实现设计书的自动生成、编辑，并将设计书入库，同时可对设计书进行查询。生成设计书时，可在设计子项基础上对需要生成的子项设计文本进行取舍，然后再生成各个单独的文本；编辑设计书时则可对各设计子文本进行取舍，然后各子文档连接成所需要的设计书。设计书编辑完成后可入库，以便后期的管理和查询。(1)功能提升：A、增加最近设计井的自动筛选B、能够自动生成未完成井设计书(2)

29、设计书的提升：A、字体、格式统一B、表格自动合并、删除C、编号自动编排D、设计标题自动删除E、符合最新的行业规范四、应用效果自2004年IDDS开始被列为中石化重点推广项目，已在胜利油田、江汉油田、江苏油田、中原油田、东北局、华东局、华北局、滇黔桂石油勘探局、西南分公司等12家单位进行培训、安装、推广应用，到目前为止，累计已完成了9000多口井的钻井工程设计。通过使用IDDS软件，降低了钻井工程设计的工作强度，提高了钻井工程设计的工作效率，钻井工程设计人员在人数变化不大的情况下，完成了日益增长的钻井工程设计工作量。钻井工程设计一体化系统(IDDS)从2.1版本到3.0版本，都注重软件的一体化特

30、点。通过2004-2009年用户的应用反馈情况，IDDS软件具有三个方面的一体化特点：设计与实施的一体化；技术与管理的一体化；顾问与助手的一体化。设计数据库与井史数据库密切结合，为钻井工程设计人员与管理人员提供辅助。钻井工程设计的模块化，使钻井工程设计人员与相关管理人员都能及时了解获取需要的信息。通过管理对技术可以起到促进作用。为领导和设计单位负责人充当顾问，既可以掌握设计井的设计结果等静态信息，又可以通过实时监测和统计查询及时掌握正在设计井的设计状态等动态信息。为设计人员充当助手，无论进行钻井工程设计、设计书的自动生成，还是完成设计信息的查询统计任务，系统均可以轻松完成。进一步增强了钻井工程

31、设计的科学性和准确性，为钻井工程设计的日常工作提供了解决方案。2008-2009年，通过调研分析国内外同一领域的相关产品，吸收国内外的研究成果与经验，在继承和保留原有精华的基础上，现已开发升级到V3.0。通过推广应用和系统升级，使得软件应用范围不断扩大，现已能满足各种地质条件、不同设计要求的钻井工程设计任务。软件整体达到国内领先水平，其中部分模块达到国际先进水平，正在逐步取代LandMark等国外进口软件。4.1 胜利分公司应用效果4.1.1 概况胜利分公司的钻井工程设计由胜利油田钻井工艺研究院钻井工程设计研究所完成，该部门有钻井工程设计人员约40人。2008年油田内共完成各类钻井工程设计22

32、99口；补充设计1356井次。按井别分探井150口，生产井2149口(下技术套管的井116口，占开发井总井数的5.95%)。按井型分直井775口，定向井925口，水平井439口(其中鱼骨状分支水平井5口)，侧钻井160口。完成了钻井工程方案59个，满足了油田的勘探、开发的要求。由于使用了钻井系列软件，在钻井工程设计人员数量变化不大的情况下，完成了日益增大的钻井工程设计工作量。使用该成果后，平均单井设计工期缩短为原来的42%，设计速度提高了一倍多；提高了设计质量，减少了设计失误；缩短了钻井决策时间，也便于及时快速地调整不合理的设计，提高钻井成功率。胜利分公司应用情况柱状图4.1.2 老168井组

33、老168井台人工岛长约250米，宽120米，延伸入海约4公里，水深79米，是胜利石油管理局重点部署的大型海油陆采井组，这在油田历史上前所未有。老168丛式井组位于滩海深处，风向、海潮变化无常，且井眼密度大，防碰难度大、造斜点浅、大尺寸井眼定向斜井段长、裸眼段长、井斜大、位垂比值大，油气层保护要求高，对钻井工程设计与现场施工都提出了更高要求。老168井组整体水平投影图如下图。老168井组整体垂直投影图如下图老168井组整体三维图形如下图老168井组整体真三维图形如下图4.1.3 埕北26B-平1 2006年，为进一步提高油气藏综合开发效益，丰富油气藏开发手段，完善分支水平井钻井技术，胜利油田分公

34、司海洋石油开发公司拟以CB26B井组为先导试验平台，尝试使用鱼骨状分支水平井技术开发馆陶组油藏，以期探索一条进一步提高浅海油区油气藏综合开发效益的全新技术路线。埕北26B-P1井基础数据如下表靶点纵坐标X（m）横坐标Y(m)靶点垂深(m)井口坐标4236049.3120656738.150主井眼A4235800.0020657000.001228.50B4235607.0020657489.001236.50第一分支井眼C4235777.1720657094.411230.90D4235714.0020657226.001231.50第二分支井眼E4235746.6320657133.9912

35、31.90F4235625.0020657225.001231.50第三分支井眼G4235716.1020657173.571232.91H4235650.0020657315.001232.50第四分支井眼I4235685.5720657213.161233.91J4235580.0020657300.001231.50第一分支的入口距离水平段起始点119.26m；第二分支的入口距离水平段起始点169.26m；第三分支的入口距离水平段起始点219.26m；第四分支的入口距离水平段起始点269.26m。埕北26B-P1井主井眼轨道设计参数如下表井深m井斜()方位()垂深m南北m东西m狗腿度/1

36、00m井斜变化率/100m方位变化率/100m工具面()靶点0.000.000.000.00-1.27-1.270.000.000.000.00800.000.000.00800.00-1.27-1.270.000.000.000.001051.1032.64127.011037.74-43.1754.3313.0013.000.000.001135.2532.64127.011108.59-70.4990.570.000.000.000.001390.7488.85127.651228.50-200.58260.5822.0022.000.250.77A1788.6588.85127.651

37、236.50-443.58575.580.000.000.000.00B1823.6588.85127.651237.20-464.95603.290.000.000.000.00埕北26B-P1井各分支井眼轨道设计参数如下表分支名称分支长度m侧钻点井深m侧钻点垂深m侧钻点距A点距离m侧钻点距离m井底至A点距离m总井深m最大井斜起始方位终点方位侧钻点与上一分支的最小距离mA-B379.921390.74423.911823.6588.85127.65127.65C-D147.341510.001230.90119.26119.26266.601657.3491.67127.65102.05E-

38、F154.331560.001231.90169.2650323.591714.3391.67127.65160.963.26G-H157.691610.001232.91219.2650376.951767.6991.67127.65100.943.71I-J138.241660.001233.91269.2650407.501798.2491.67127.65155.463.26埕北26B-P1井井身结构示意图如下图4.1.4 CB6D-P1CB6D-P1为地质导向水平井，CB6D井场上定向井工程师利用“特殊工艺井轨道设计及实钻轨迹监测系统”，使用本地数据库（Access数据库），进行井眼

39、轨道设计、测斜数据处理、随钻设计、防碰扫描、测斜数据导入、二维图形显示及三维图形显示等工作，同时通过卫星或微波方式的网络传输，或通过CDMA、GPRS无线网卡，将MWD数据由井场ACCESS数据库发送到后方Oracle数据库。在进入A靶之前，中石化胜利油田海洋开发公司地质所进行目标层位判断时具体涉及到的数据项有：(1)当前施工井的综合录井仪数据：他们是通过“远程传输系统”的网络发布系统查看到的；“基于地质导向的井眼轨道设计和井眼轨迹控制软件”真三维控件中也集成了连接“实时数据库”的功能，在显示三维井眼轨道性及地层数据的同时，实时显示综合录井仪数据，辅助工程决策。(2)当前施工井的MWD数据：由

40、井场定向井工程师通过卫星或微波方式的网络传输，或通过CDMA、GPRS无线网卡，将MWD数据由井场Access数据库发送到后方Oracle数据库。(3)当前施工井的LWD数据（伽马测井曲线与电阻率测井曲线）：由井场LWD仪器服务人员生成LAS文件，上传到后方FTP服务器，同时将数据上传到后方网络数据库。“特殊工艺井轨道设计及实钻轨迹监测系统”可以导入LAS文件，在真三维控件中也集成了显示测井数据的功能。(4)邻井的地质分层情况中石化胜利油田海洋开发公司的有关专家、地质师、工程技术人员、中石化胜利油田钻井院钻井所定向工程师之间，通过井场与后方的互动，实现了信息的及时交流和沟通，圆满完成了CB6D

41、-P1的地质中靶。4.2 华东分公司应用效果4.2.1 概况使用钻井系列软件，累计完成858口井的钻井工程设计。主要涉及领域包括：石油、天然气、煤层气、二氧化碳、盐等；主要涉及井型包括：直井、定向井、水平(大斜度)井、U型井、羽状连通井等。华东分公司应用情况柱状图4.2.2 大平5井大平5井井口靶点坐标如下表井口A靶点B靶点X4313520.824313227.074312052.07Y19385278.8419385088.6319384327.47H1306.34m（实测）1306.34m（实测）1306.34m（实测）垂深2701.34m2717.90m距砂顶2.86m8.4m距砂底3.

42、71m3.64m大平5井的轨道设计结果如下图所示4.3 江苏分公司应用效果4.3.1 概况自2004年钻井系列软件，在江苏油田推广应用以来，已累计使用超过1100口井。钻井系列软件的应用极大的方便了钻井工程设计人员的工作，提高了钻井工程设计的工作效率。江苏分公司应用情况4.3.2 应用实例2006-2007年江苏分公司实施永7平1、真11平1井及马8平1井这三口大斜度井的地质导向现场施工。以永7平1井为例，完钻井深3070m，水平段长230m，初步确定水平段钻穿油层194.7m，达到了地质设计要求。永7平1井设计轨道与实钻轨迹对比图如下图所示。远程传输系统的初步建立，能够及时观察井下钻遇情况，

43、大大提高了基地领导及相关专家决策的效率，减少了现场等待时间，缩短了钻井周期。随钻设计软件的应用确保了现场轨道的调整设计。在软件应用方面，现场实时数据处理与分析系统，将地面或地下传感器采集的信息，加上后方专家组的分析，来指导钻井施工。初步实现跨专业、跨平台的联合作业与研究，实现数据与成果的共享，加快了现场技术人员与后方专家和决策者的信息沟通。4.4 江汉分公司应用效果4.4.1 概况勘探开发领域的加深，对钻井技术提出要求，钻井工程技术进步、应用新工艺、新技术、新标准，对钻井工程设计的科学性和针对性提出更高的要求。先进的钻井工程设计软件成为钻井工程设计的必备工具。目前江汉油田在钻井系列软件的应用上

44、主要有两个方面：(1)用于钻井工程设计，指导现场生产；(2)用于信息共享及交换。钻井系列软件中应用最多的是其轨道设计。针对不同井型，不同靶框、不同剖面类型，提供了多种供选择的中靶方式(如三段制、五段制和悬链线法、斜面圆弧法等)，进行三维剖面设计，为油田日益复杂的井眼轨迹设计的提供了较好的设计平台。通过网络可以实时查看一口井的各设计子项目的完成状态和设计人，便于部门管理者了解各井设计进度，做出决策。实现了钻井工程设计管理工作的办公自动化和管理规范化、现代化。钻井工程设计信息的共享，提高了工作质量和工作效率，减轻了设计人员与管理人员的工作强度。钻井系列软件实现了钻井工程设计和管理数据的高度共享，提

45、高了钻井工程设计水平，提高了勘探开发效益，带来了很好的经济效益与社会效益：1)率先在国内钻井工程领域计算机设计软件一体化研究中迈出了重要一步；2)缩短设计工期，使用IDDS系统后，平均设计工期从原先的6天缩短到2.5天，设计速度提高了一倍多，大大提高了设计效率；3)提高了设计质量，减少了设计失误；4)便于缩短钻井决策时间，便于及时快速地调整不合理的设计，提高钻井成功率；5)在可视化的环境中进行钻井工程设计，最大限度避免复杂情况，降低钻井风险；6)适应了钻井工艺不断发展的需要。总之，该系统功能强大，操作简便，不仅在设计速度上有了很大的提高，而且设计内容也更为全面。能与钻井工程设计及钻井现场生产紧

46、密相结合，不仅工程技术人员能使用该软件进行钻井工程设计，有关部门领导也可以通过该软件对本单位的钻井技术工程有关数据进行查询，及时掌握生产动态，该软件完全能满足钻井工程设计及指导钻井生产的需要。由钻井系列软件自动生成的设计书既符合最新的行业规范，又与国际接轨。真正实现了网络化、标准化和可视化的设计目标。4.4.2 应用实例2006年江汉分公司实施王57斜-6井、广斜6井、广8斜-18井这三口大斜度井的地质导向现场施工。钻井工程指标达标：三口井的实钻井眼轨迹实钻井眼轨迹光滑，全角变化率等指标均符合设计要求。全井无回填井段、无侧钻、无井下复杂和事故发生，LWD测斜数据的井身轨迹计算和电子多点测斜数据

47、的井身轨迹计算重复率较高，井身质量合格。录井资料对比识别准确率100%：实时传送的自然伽玛随钻电阻率曲线与录井地层岩性的变化对比，显示出较好的相关性，能够很好地识别砂岩、泥岩和盐岩，地层的识别准确率100%。测井资料吻合较好：实时传送的自然伽玛随钻电阻率值与电测结果吻合较好，个别井段数据有缺失现象。存储器中存储的数据处理后，得到回放的伽玛和电阻率曲线与电测结果吻合较好。其中广8斜-18井，在2720m处重新进行了轨道设计，其设计轨道与实钻轨迹对比图如下。4.5 推广应用过程取得的经验在钻井系列软件开发过程中，项目组有一批精干的项目成员，有钻井工程专业人员、计算机专业人员、钻井专家，与用户通力合

48、作，圆满完成了钻井系列软件的开发任务，以及2008-2009年的提升、推广任务。4.5.1 需求调研阶段(1)项目组与用户紧密结合，了解用户的真正需求；(2)项目组中既有钻井专业人员，也有计算机开发人员。按照软件工程的理论，与客户进行交流，形成规范的需求文档；(3)根据专业特点、用户需求，按照软件工程的理论，进行数据库设计。4.5.2 软件开发阶段(1)根据需求文档，做出软件的界面原型，与用户进行交流，得到用户的认可后再进行软件开发；(2)项目组进行迭代式软件开发，与用户紧密结合，真正实现用户的需求；(3)按照行业标准规范进行专业计算模型的软件开发；(4)与高校合作，保证计算模型的成熟性、先进

49、性；(5)软件开发的过程管理，保证软件的质量。4.5.3 软件培训阶段(1)编写详实的培训手册及软件使用手册；(2)集中培训与现场培训两种方式相结合，完成培训任务；(3)集中培训时，结合实例，以互动的方式进行培训，促进技术与经验的交流；(4)收集培训过程中用户反馈的问题与建议，及时对软件进行修订与完善。4.5.4 推广应用阶段(1)项目组人员到各分公司进行钻井系列软件服务器端安装，并针对1-2名系统管理员进行培训；(2)项目组人员到各分公司安装钻井系列软件客户端，并进行软件培训；(3)利用QQ聊天工具，建立QQ群，方便钻井工程设计人员网上实时交流，还可以利用QQ聊天工具的远程协助功能，“面对面

50、”的解决对用户反馈的问题；(4)定期以短信、电子邮件、电话等多种方式对客户进行回访，及时了解客户的反馈意见。五、发展前景结合中石化各分子公司的应用反馈，逐步完善钻井系列软件，形成各种情况下的钻井工程设计书格式规范，制定相应的钻井工程设计书行业标准，并能根据客户需求进行钻井工程设计书的局部自定义。关于小井眼、水平井等特殊工艺井水力计算模型有待在钻井设计及施工作业中进一步加强试验研究、提高计算精度；开展特殊工艺井水力计算模型研究；与COMPASS等国外钻井设计软件的数据共享与支持功能需进一步加强。随着钻井工艺技术的发展，逐步完善轨道设计、井身结构设计、钻具组合设计、固井设计、井控设计、钻井液设计、水力设计等核心功能模块。由于钻井系列软件采用了计算机三维显示技术及构件技术，可以很方便地替换相应的功能模块，完成核心功能模块的升级换代。另外，油田勘探开发目标、钻井工程设计理念以及钻井工程设计管理体制与管理形式也可能发生变化，需要相应地对相关的计算模型、工艺过程设计予以补充和完善。在中石化各分子公司统一应用钻井系列软件后，可以在此统一的数据平台上，各分子公司及总部的领导可以进行灵活查询与统计分析，有助于钻井工程的优化决策。35