井身结构安全评价技术研究及其软件开发
Safety and Assessment Method and Software Design for Casing Program
井身结构是影响油气井钻井、完井安全和油气生产安全的重要因素,井身结构的安全性、合理性更是钻井、完井成败的关键。井身结构设计是钻井工程的基础设计,它关系到钻井工程的整体效益。合理的井身结构不仅有助于保障钻井作业安全,延长油气井开采寿命,而且能大幅降低钻井作业成本。特别是对于井下压力信息具有不确定性的井,根据三条压力剖面(地层孔隙压力剖面、地层破裂压力剖面及地层坍塌压力剖面)、一个岩性剖面及六个设计系数所设计的井身结构的安全性、合理性难以得到保障。本文充分吸收和借鉴国内外学者的研究成果,分别对影响井身结构安全性的五大风险因素(地质必封点、井漏、井涌、井塌、卡套管)进行了较为详细的分析,并简述了它们的定量计算模型,依据数理统计方法,着重研究了井下压力信息不确定条件下的井漏、井涌、井塌、卡套管事故发生的可能性。针对油田勘探开发初期,井下压力数据较少这一特点,选用三角分布概率密度法计算井漏、井涌、井塌、卡套管这四种事故发生的概率,并构造模糊隶属函数；针对油田开发中后期,地层压力数据较为丰富这一特点,选用正态分布概率密度法计算井漏、井涌、井塌、卡套管这四种事故发生的概率,并构造模糊隶属函数。为了客观的、准确的联系工程实际,本文又采用层次分析法确定井漏、井涌、井塌、卡套管这四种事故的权重系数。以权重系数与模糊录属度相乘的结果作为井身结构安全风险综合概率,并依据专家经验和现场要求,将理论计算转化为实际应用,尝试性的将井身结构的井下安全状况划分为四个级别(安全、一般、危险、非常危险),将定量的分析与计算转为定性的判断与决策,从而形成了一套井身结构安全评价方法。笔者提出了“模糊隶属度安全钻井液当量密度窗口”,并阐述了它的表述方法与确定方法。初步的预测了它对井身结构设计可能产生的影响,有助于设计者从一个新的视角设计井下压力信息具有不确定性的套管下深。基于上述理论研究成果,笔者采用Visual Studio2010开发平台和SQLserver2000数据平台,以C#.NET编程语言,设计了一套《井身结构安全评价系统》软件。简单介绍了该软件的工艺流程图及其使用方法。应用该软件评价塔里木油田某预探井井身结构的安全性,其评价结果与钻井实际情况较为吻合。综上所述,本文的研究成果在一定程度上有助于现场评估、预防、监测井下事故的发生,也可为分析井下事故原因、确定事故层位提供较为准确的数据支持。
- 作者：
- 程万
- 学位授予单位：
- 长江大学
- 专业名称：
- 石油与天然气工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 黄志强；韩永友
- 中图分类号：
- TE28
- 关键词：
- 三角分布；井身结构；风险概率；正态分布；层次分析法；安全评价；模糊隶属度；模糊隶属函数；安全钻井液密度窗口
- Triangle distribution；Casing program；Risk probability；normaldistribution；Analytical hierarchy process；Safety evaluation；Fuzzy membership；Fuzzymembership functions；Drilling fluid density window