蘭德馬克公司開發(fā)的鉆井工程設(shè)計和分析系統(tǒng)WELLPLAN

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上蘭德馬克公司開發(fā)的鉆井工程設(shè)計和分析系統(tǒng)WELLPLAN日期：2005年07月22日| 來源： | 作者： (1)Cement固井計算對不同性能的多流體系統(tǒng)進(jìn)行泵入模擬，各臨界點的壓力計算等。這套軟件是在固井作業(yè)過程中對不同液體進(jìn)行模擬，包括隔離液、前置液和水泥漿。它可幫助工程師對可能發(fā)生的問題進(jìn)行準(zhǔn)備，例如:U-型管效應(yīng)、壓差等，而且可使工程師知道裸眼井段的循環(huán)壓力不超過地層破裂壓力。經(jīng)濟(jì)效益： 發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，從而增加固井作業(yè)的成功率 確保水力封隔器或懸掛器在壓差超過一定范圍時而不被坐封 計算各特定井深的真實壓力 避免由于過高的循環(huán)壓力而損害或壓漏地層特點：

2、利用流變學(xué)原理處理多流體問題 所有泵入液體都可被定義，包括那些被循環(huán)出井筒的液體（如：泵入水泥槳前循環(huán)“套管容積的120”） 允許用戶指定各種膠塞和放入時間 可計算的有排量真實壓力各特定井深的壓差當(dāng)量循環(huán)密度（井底或特定井深的當(dāng)量密度隨時間的變化而變化）液體在鉆具和環(huán)空內(nèi)的體積和高度隨時間的變化情況 兩種方法模擬單級固井，出口開放有U型管效應(yīng)，出口關(guān)閉無U型管效應(yīng) 模擬U型管效應(yīng)和預(yù)測'無液空間'的長度（真空） 結(jié)果輸出可為圖形和報告，使用者可看到全過程的活動畫面 泥漿泵、節(jié)流閥和井底的壓力報告(2)BHA Drill ahead底部鉆具組合分析利用有限單元分析技術(shù)預(yù)測、模擬和

3、分析各種旋轉(zhuǎn)和導(dǎo)向鉆具組合的鉆井特性。蘭德馬克繪圖國際公司利用自身先進(jìn)的航空技術(shù)由對定向鉆井和鉆具組合特性的研究開始進(jìn)入石油工業(yè)的。在過去的十年中，我們對這套程序進(jìn)行了不斷的更新完善而且這項工作仍在繼續(xù)，我們這樣作的目的是使我們的軟件永遠(yuǎn)保持領(lǐng)先的位置。這套軟件是利用有限單元法來準(zhǔn)確和完整地確定鉆具組合的行為。這個程序所使用的技術(shù)是蘭德馬克公司獨創(chuàng)的和專有的。它由兩個部分組成，第一部分是利用非線性、三維有限單元技術(shù)來解決所限定鉆具組合的結(jié)構(gòu)問題。第二部分是利用分析和規(guī)律相結(jié)合的方法來確定鉆具組合的趨向，BHA向前鉆進(jìn)使我們對井下鉆具組合的認(rèn)識從盲目階段走向了科學(xué)化階段。經(jīng)濟(jì)效益： 使鉆具第一次

4、下井即為正確的組合，一次成功的使用即可收回成本 避免不必要的起下鉆和節(jié)省昂貴的馬達(dá)使用費 用以研究鉆鋌尺寸、扶正器的擺放位置、扶正器磨損、井眼擴(kuò)大率及鉆井參數(shù)等影響因素 總結(jié)以往定向井失敗的原因和觀查敏感工具的接觸力特點： 分析接觸力和在預(yù)測造斜、降斜和方位漂移時一套定向井下部鉆具組合的偏移曲線形狀，計算鉆柱與井眼軸線的偏心距 其精確度是經(jīng)過多次現(xiàn)場的實際應(yīng)用而充分驗證過的 可對多種鉆頭類型和地層參數(shù)進(jìn)行處理 塑性地層模式提供了更好的接觸力模式 準(zhǔn)動態(tài)旋轉(zhuǎn)摩擦效應(yīng) 純?nèi)S模式 如果一套新的鉆具組合下井后會顯示瞬時過渡效應(yīng) 指出接觸點并幫助您選擇適當(dāng)下部鉆具組合 所模擬的扶正器作為一個有限長度（

5、不是一個點） 自動定義單元長度彎接頭為BHA向前鉆進(jìn)提供了特殊工具的能力這是一個特殊選擇，它可同BHA向前鉆進(jìn)模式共同運行且精度高，它的特別功能是可以處理多彎的鉆具，無論是彎接頭還是彎殼體，其中包括了目前市場上最流行各種雙彎鉆具。另外，還包括偏心扶正器和加厚墊片。經(jīng)濟(jì)效益： 特點：確定正確的工具方位 包括了BHA向前鉆進(jìn)的所有特點選擇適當(dāng)?shù)膹澖宇^ 可處理多彎鉆具分析研究偏心扶正器的效果 各類偏心扶正器根據(jù)彎曲角度確定鉆頭的側(cè)向載荷 各類加厚墊片識別穩(wěn)定狀態(tài)和瞬時行為(3)Critical Speed臨界轉(zhuǎn)速分析利用有限單元分析和受力頻率反應(yīng)技術(shù)模擬和鑒定臨界轉(zhuǎn)速及鉆具中的高應(yīng)力集中這是一個功能

6、強(qiáng)大、技術(shù)領(lǐng)先的軟件，在預(yù)測和鉆具的振動方面代表著世界目前最先進(jìn)的實用技術(shù)。它主要基于鉆具的有限單元模式和被受力頻率反應(yīng)技術(shù)來確定鉆具的動態(tài)行為。這個程序的靈活性高且使用范圍廣。利用臨界轉(zhuǎn)速分析的設(shè)計模式可幫助避免耗費巨大的鉆具井下失效，而利用實際作業(yè)模式可幫助分析失效的原因以便在下一步鉆井過程中避免鉆具失效。經(jīng)濟(jì)效益： 軟件成本數(shù)倍的回報率 幫助您避免耗費巨大的鉆具失效 鉆具下井前分析研究各種對其影響因素 及時調(diào)整鉆具結(jié)構(gòu)和鉆井參數(shù) 分析鉆柱、鉆頭或特殊工具的失效原因特點： 對旋轉(zhuǎn)和導(dǎo)向鉆具組合自鉆頭至方鉆桿進(jìn)行全面的分析，以找出和確定加速鉆桿疲勞和最終導(dǎo)致鉆具失效的臨界轉(zhuǎn)速 繪出轉(zhuǎn)速與應(yīng)力

7、的關(guān)系曲線 繪出臨界轉(zhuǎn)速下沿鉆具的應(yīng)力關(guān)系曲線 詳細(xì)的應(yīng)力報告輸出 對鉆具的彎曲、軸向和扭轉(zhuǎn)模式進(jìn)行振動分析 為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確，計算過程中考慮了鉆井液的阻尼作用 計算模式考慮了結(jié)構(gòu)阻尼 純?nèi)S模式 可對較復(fù)雜的鉆具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析 能處理多種鉆柱類型所產(chǎn)生的干擾 輸出報告大致分為兩類：BHA報告基于靜態(tài)方法所得到的節(jié)點信息報告受力頻率反應(yīng)報告這是個圖形輸出報告，包括：應(yīng)力顯示、偏移和超出特定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速范圍以外的轉(zhuǎn)速(4)Hydraulics水力計算完整的循環(huán)系統(tǒng)分析，鉆頭水眼優(yōu)選，壓力損耗和抽吸激動壓力計算。這個模式中共包括4個程序，這里提供了工程師在進(jìn)行水力學(xué)設(shè)計分析所需的所有程序。經(jīng)濟(jì)效益：

8、可計算分析對于手工計算過于復(fù)雜的所有水力計算，節(jié)省了工程師的時間 對當(dāng)量循環(huán)密度的研究用以解決孔隙壓力及破裂壓力的問題 在一定的井深范圍內(nèi)優(yōu)選鉆頭水眼以達(dá)最高的機(jī)械鉆速 根據(jù)抽吸和激動壓力的計算以避免流體侵入和地層損害特點： 利用下列流體模式分析整個循環(huán)系統(tǒng)：冪律校正冪律賓漢塑性Herschel-Bulkley 根據(jù)壓耗的分析計算出排量范圍鉆桿內(nèi)及環(huán)空內(nèi)的壓耗地面管匯的壓耗鉆頭壓降 計算井下馬達(dá)壓耗及旁通流量 鉆具接頭壓耗（微量壓耗） 用戶指定深度的環(huán)空壓耗（當(dāng)量循環(huán)密度） 鉆頭水眼的優(yōu)選以達(dá)到：最大水馬力最大沖擊力最大水眼流速 特殊的分析功能以加速分析研究 抽吸和激動壓力的分析可作到：壓力和

9、當(dāng)量循環(huán)密度的計算用以確定起下鉆速度范圍對特殊的起下鉆推薦操作步驟開泵和停泵情況下的抽吸激動壓力在開泵的條件模擬循環(huán) 形式多樣的水力學(xué)分析報告 強(qiáng)大的繪圖功能（例如：壓耗，環(huán)空反速，水馬力，鉆頭沖擊力和水眼流速，受排量影響的各種參數(shù)可用于遲到時間和加重計算(5)Notebook-電子工程手冊包括了幾乎所有鉆井工程手冊中常見的計算和單位換算等。手冊主要分為兩個部分：分析和計算器。"分析"是提供在WELLPLAN環(huán)境下所有要用到的數(shù)據(jù)，例如：在"工作管柱"和"井眼數(shù)據(jù)"中所輸入的數(shù)據(jù)；"計算器"是WELLPLAN中完全

10、獨立的數(shù)據(jù)，包括了所有對話框中必要的數(shù)據(jù)。經(jīng)濟(jì)效益： 與現(xiàn)存的WELLPLAN數(shù)據(jù)是一體化的，這樣就使得作任何分析計算非常方便，快捷 可計算鉆柱和環(huán)空容積 減少了那些即簡單又耗費時間的計算分析的特點： 工作管柱計算計算鉆柱最大允許長度，空氣中的重量，懸浮重量和鉆柱伸長量 容積和高度計算計算井眼中給定井段的體積或給定體積所占用的井眼長度 遲到時間計算對特定的鉆進(jìn)井段計算"遲到?jīng)_數(shù)" 頂替計算計算頂替液泵至一特定深度所需的頂替液體積 大繩壽命計算快速計算鉆井大繩的壽命噸/英里 鉆機(jī)能力計算計算對特定工作管柱鉆機(jī)所承受的載荷計算器的特點： 單位換算器對一指定單位在同一數(shù)量級上換算

11、成其它單位 水力計算器對某規(guī)格的泵計算其排量和每沖排出的體積對某一特定的環(huán)空或管柱段計算其容積，體積和排量鉆頭水眼尺寸和總流量面積某一比重下泥漿的懸浮系數(shù) 流體計算器計算兩種不同液體混合后總的體積和比重計算將某一比重的液體加重/稀釋成另一比重的液體所需的液量計算泥漿為克服液體的可壓縮性所需泵入的液量 混合計算某一組成部分的線性重量，大繩切割長度和漏失測試計算等(6)StuckPipe-卡鉆計算進(jìn)行失效分析、傳送到卡點力的計算、震擊器設(shè)定和震擊所需力的計算、解卡力計算。利用與扭矩/阻力程序相同的鉆柱模式它可以精確的計算出摩擦力和其它結(jié)果，由于鉆柱、測斜及其它數(shù)據(jù)可能在日常作業(yè)通過WELLPLAN

12、的其它程序已被輸入，所以，一旦發(fā)生卡鉆而利用這套程序進(jìn)行分析計算是相當(dāng)迅速的。經(jīng)濟(jì)效益： 卡點位置計算準(zhǔn)確 迅速作出解卡所需的大勾負(fù)荷及扭矩范圍表 利用“屈服載荷分析”計算地面及卡點的初始狀態(tài)和最小過載值或卡點的遇阻載荷特點： 根據(jù)鉆桿的伸長量預(yù)測卡點位置 根據(jù)“地面載荷”和鉆柱的屈服強(qiáng)度確定“卡點的卡力” 根據(jù)震擊器的設(shè)定和震擊力的要求計算“下放”和“上提”阻力，利用“震擊器測重分析”計算震擊前的各種條件，上擊和下?lián)糇鳂I(yè)的測量重量（開泵或停泵作業(yè)） 適用于機(jī)械震擊器、液壓震擊器和液壓機(jī)械兩用震擊器 利用“解卡力分析”計算解卡前的各種條件，解卡所需的初始地面設(shè)置和最終地面設(shè)置 確定可供試解卡的

13、安全過載負(fù)荷(7)Surge/Swab-波動壓力分析可動態(tài)模擬由于鉆桿運動引起的井下波動壓力Wellplan波動壓力分析是一個技術(shù)領(lǐng)先的模塊，可為工程師提供最優(yōu)的起下鉆速度和泥漿密度，以避免起下鉆和固井作業(yè)中發(fā)生井控和地層損害問題。波動壓力模塊可用于設(shè)計階段，以確定需要控制的波動壓力；或用于診斷與波動壓力有關(guān)的井控問題。為重點井提供精確的解決方案波動壓力模塊可研究繁瑣的計算，以節(jié)省工程師的時間。波動壓力模塊考慮了許多復(fù)雜的因素，如溫度和壓力對油基或水基泥漿壓縮性和流變性的影響。它可模擬循環(huán)過程中的鉆桿運動、頂替水泥漿，也考慮了鉆桿運動的軸向彈性。波動壓力可分析隨深度變化的起下鉆速度、地層性質(zhì)和

14、流變性。多因素分析也能模擬井底的鉆桿運動速度和距離。波動壓力考慮了原始影響因素和處理多相流體。波動壓力也能模擬循環(huán)系統(tǒng)、地層和水泥的彈性。波動壓力綜合了一系列功能波動壓力分析使用帶有兩種流動曲線的卡森流變模型來分析整個鉆機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。工作管柱可以是鉆具、套管、尾管、帶派克的油管。可模擬開口管和閉口管，得到最優(yōu)的起下鉆速度。管材庫可提供常見的管材的特性，如接頭類型和直徑。波動壓力的應(yīng)用范圍包括： 在深井中起下鉆具 在凈化不好的深井中下套管 在深井固套管和尾管，分析由于鉆桿運動引起的波動壓力 在地層壓力和破裂壓力比較接近的井中，可優(yōu)選鉆井液密度和鉆桿運動 評價不同的注入設(shè)備 在浮動平臺鉆井和下套管時

15、，評價由于鉆井平臺運動引起的波動壓力綜合報告可提供全套的波動壓力分析。波動壓力分析具有功能強(qiáng)大的圖形功能，包括繪制起下鉆與時間、瞬態(tài)壓力與時間、大鉤負(fù)荷與起下鉆時間以及抽吸與激動壓力的關(guān)系曲線。(8)Torque/Drag-扭矩和摩阻在鉆井設(shè)計和作業(yè)期間使用扭矩/摩阻分析軟件不僅可節(jié)省人力而且可給您帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計階段工程師可以很容易地研究不同鉆具設(shè)計在不同的井身結(jié)構(gòu)中的效果，同時對經(jīng)常的問題找出最佳解決辦法，例如：工程師使用WELLPLAN-Compass根據(jù)特定的靶位設(shè)計出了幾口比較滿意的井眼軌跡，然后利用WELLPLAN一體化的特點，將已設(shè)計的井和已選定的各種鉆具結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行分

16、析并從中找出適合這組井最佳的鉆具組合，并使扭矩和摩阻最經(jīng)濟(jì)效益： 設(shè)計出合適的鉆具組合，避免鉆具失效，確保所鉆井能安全地鉆至設(shè)計井深 設(shè)計出最佳井身軌跡和最佳鉆具組合 使扭矩和摩阻最小 使接觸力最小從而避免套管磨損 避免因彎曲和疲勞產(chǎn)生的事故發(fā)生，幫助您找到鉆具的失效點 確保所選用的鉆機(jī)具有足夠的能力 在鉆井作業(yè)過程中將預(yù)測值與實測值相對比，以便早期發(fā)現(xiàn)潛在的井下問題 在鉆井作業(yè)過程中監(jiān)測接觸力以預(yù)測套管摩損和鍵槽卡鉆 研究不同泥漿或潤滑液對扭矩和摩阻影響特點： 與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對比，吻合度高，可計算摩阻系數(shù) 摩阻系數(shù)沿井身而變化 計算大鉤負(fù)荷和轉(zhuǎn)盤扭矩以幫助鉆機(jī)和鉆具組合設(shè)計 運用魯賓斯基和P

17、aslay-Bogy方程來確定臨界彎曲力 可計算軸向力，中和點和沿鉆具的扭矩 計算等效VonMises應(yīng)力于屈服應(yīng)力相比較（APIRP7G） 適合于五種作業(yè)方式 旋轉(zhuǎn)鉆井 馬達(dá)鉆井 下鉆 起鉆 鉆頭提離井底旋轉(zhuǎn) 可計算五種的'摩阻表' 可用于套管和尾管的分析確定以上五種方式下的轉(zhuǎn)盤扭矩，測重，上提和下放，鉆具扭曲（有/無鉆頭扭矩）和沿鉆具所有點的伸長量。(9)WellControl-井控計算預(yù)測最大流體侵入量，設(shè)計合適的套管程序以保證可承受最大壓力，提供靈敏度分析和實際壓井所需的技術(shù)支持。這個程序模擬了當(dāng)產(chǎn)生井涌時都發(fā)生了什么及侵入流體被循環(huán)出井外后的結(jié)果如何，采用兩個常用的井

18、底壓力常數(shù)的方法(司鉆法和等待加重法)，計算壓井作業(yè)過程中流體侵入井內(nèi)時的壓力，在井的設(shè)計階段可用這個程序幫助工程師進(jìn)行套管設(shè)計和應(yīng)急設(shè)計，在實際壓井作業(yè)的支持方面，所使用的程序應(yīng)向負(fù)責(zé)壓井作業(yè)的人員提供許多額外信息，也就是說任何時間出現(xiàn)的任何問題都應(yīng)有適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，而使用這套一體化的WELLPLAN軟件正應(yīng)和了實際工作的需要，因為運行這個程序所需要的所有基本數(shù)據(jù)已日常作業(yè)過程中進(jìn)行了輸入，那么“井控計算”就可以根據(jù)所提供的必要的信息迅速地進(jìn)行各種復(fù)雜計算。經(jīng)濟(jì)效益： 壓井作業(yè)過程中可迅速預(yù)測最大壓力 輔助套管設(shè)計（套管下入深度，套管屈服值） 根據(jù)開泵和壓力步驟提供壓井技術(shù)支持 可處理多種復(fù)雜情況斜井/水下防噴器 可