用于井眼优化的系统和方法 |
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| 申请号 | CN201080067517.2 | 申请日 | 2010-06-18 | 公开(公告)号 | CN103262094A | 公开(公告)日 | 2013-08-21 |
| 申请人 | 兰德马克绘图国际公司; | 发明人 | 沈新普; 毛·佰; 威廉·布兰德利·斯特迪弗莱德; | ||||
| 摘要 | 用于井眼优化的系统和方法，其包括基于 地层 载荷 潜 力 来选择最优井眼轨迹和 套管 强度的计算方案。一种包括使用计算机可实施方法以优化井眼的方法，包括：计算用于生产油田中多井眼轨道的油田规模模型；计算用于油田规模模型的地层载荷潜力；选择具有地层载荷潜力的最小峰值的井眼轨道；以及，确定用于所述井眼的优化套管强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于井眼优化的计算机实施的方法，其包括： |
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| 说明书全文 | 用于井眼优化的系统和方法[0001] 相关申请的交叉参考 [0002] 不适用。 [0004] 不适用 技术领域背景技术[0006] 轨迹优化是井眼设计的基本方面。有意优化的井眼轨迹使得能够在最小化地应力载荷下钻井并且促使套管具有较长的使用寿命。轨迹优化对于在其中参考给定平台而设计井眼的工程特别重要。尽管在历史上，平台钻井是离岸考虑，但是递增数量的油田开发设计包括从单一表面位置钻的多个井眼。因此，为了获得几何不规则的储油层，对轨迹优化的需要随着对固定表面位置的限制而增长。 [0007] 为石油/天然气生产目的（或者将材料注射入地下构造中）而钻的所有井必须加套管，所述套管的材料具有足够的强度和功能性。套管和油管柱是井眼设计的主要结构组件。需要套管来维持钻孔稳定性，阻止含水砂岩层污染，从生产层中隔离水，并且在钻井、生产和修井过程中控制井压力。此外，套管提供用于安装防喷装置、井口设备、采油封隔器和生产油管的位置。套管成本是总的井成本的主要部分，因此套管尺寸、等级、连接器、以及设定深度的选择是主要的工程和经济考虑。 [0008] 套管设计的根本基础是，如果井壁管壁中的应力超过套管材料的屈服强度时，那么存在失效情况。因此，屈服强度是井壁管上最大允许应力的测量。为了估计在组合载荷条件下的管强度，单轴屈服强度被比作屈服条件。或许，最广泛接受的屈服标准基于最大畸变能理论，其被认为是Huber-Hencky-Mises屈服条件并且更普遍称为“冯·米塞斯应力（von-Mises stress）”。冯·米塞斯应力不是真正的应力。其是理论值，其允许将广义的三维应力状态与单轴失效标准（屈服强度）做比较。换句话说，如果冯·米塞斯应力超过屈服强度，那么表示存在塑性屈服失效。 [0009] 冯·米塞斯应力表达式如下： [0010] [0011] 其中： [0012] Yp＝最小屈服强度 [0013] σVME＝冯·米塞斯应力 [0014] σz＝轴向应力 [0015] σθ＝切向或环向应力 [0016] σr＝径向应力 [0017] 虽然通常认为冯·米塞斯标准（von-Mises criterion）是表示弹性屈服性能的最准确方法，但是在管状设计中使用这种标准不能考虑到（对于在油田应用中使用的大多数管子来说）坍塌经常是不稳定性失效，其在计算的最大冯·米塞斯应力到达屈服强度之前发生。因此，使用冯·米塞斯应力标准是不合适的。仅在厚壁管中，屈服在坍塌之前发生。此外，使用冯·米塞斯应力标准的分析准确性取决于用于安装在井中的管子和用于随后的兴趣载荷的条件的精确表示。经常，载荷条件中的变化在应力分析中是最重要的。因此，对在井寿命期间发生的所有温度和压力的精确了解对于使用冯·米塞斯标准的精确分析是至关重要的。 [0018] 过去，如果可能的话，由于结合两种模型方面的困难，使用油田规模和储油层规模建模以试图更好地分析套管失效是困难的。事实上，对套管失效的数值分析的现存示例是在储油层规模执行的，而没有直接结合油田规模的行为，或者以更大规模执行，这牺牲了较多所需的建模分辨率。 [0019] 因此，需要一种方法，其在油田规模和储油层规模数值分析套管失效，而不牺牲建模分辨率。因此，需要考虑在井眼轨迹优化过程中的另外参数。 发明内容[0021] 在一个实施例中，本发明包括用于井眼优化的计算机实施方法，其包括：i）使用计算机计算用于在生产油田的多井眼轨道的油田规模模型，每条井眼轨道表示潜在的井眼轨迹；ii）计算用于油田规模模型的地层载荷潜力并沿着每条井眼轨道标绘地层载荷潜力的分布；iii）选择具有地层载荷潜力的最小峰值的井眼轨道，所选择的井眼轨道表示用于井眼的最优井眼轨迹；iv）使用所选择的井眼轨道计算基本子模型，基本子模型包括井眼间隔，井眼间隔包含用于所选择的井眼轨道的地层载荷潜力的峰值；v）计算井眼间隔的次要子模型，次要子模型包括用于井眼的预定套管以及用于预定套管的套管失效值的弹塑性预估；和vi）确定用于井眼的最优套管强度。 [0022] 在另一个实施例中，本发明包括程序载体装置，其具有用于井眼优化的计算机可执行指令。可执行所述指令从而实施：i）使用计算机计算用于在生产油田的多井眼轨道的油田规模模型，每条井眼轨道表示潜在的井眼轨迹；ii）计算用于油田规模模型的地层载荷潜力并沿着每条井眼轨道标绘地层载荷潜力的分布；iii）选择具有地层载荷潜力的最小峰值的井眼轨道，所选择的井眼轨道表示用于井眼的最优井眼轨迹；iv）使用所选择的井眼轨道计算基本子模型，基本子模型包括井眼间隔，井眼间隔包含用于所选择的井眼轨道的地层载荷潜力的峰值；v）计算井眼间隔的次要子模型，次要子模型包括用于井眼的预定套管以及用于预定套管的套管失效值的弹塑性预估；和vi）确定用于井眼的最优套管强度。 附图说明[0025] 下文中参考附图描述本发明，其中，相同元件标有相同参考数字，且其中： [0027] 图2是阐释在埃科菲斯克（Ekofisk）油田的地构造和井眼分布的示意图。 [0028] 图3是阐释用于实施本发明方法的一个实施例的流程图。 [0029] 图4是用于在图2中阐释的埃科菲斯克油田的油田规模模型。 [0030] 图5是沿着5-5的图4的局部剖视图。 [0031] 图6是阐释用于图5中的储油层材料性质的杨氏模量（Young’smodulus）的应力依赖性的图示。 [0032] 图7是阐释用于图5中的储油层材料性质的泊松比（Poisson’sratio）的应力依赖性的图示。 [0033] 图8是图4中油田规模模型的剖视图，其阐释了在图2中的端点202和204之间供考虑的三个候补井眼轨道。 [0034] 图9阐释了用于图4中油田规模模型的地层载荷潜力分布。 [0035] 图10是阐释了在井眼附近压力枯竭后沿着图8中每条井眼轨道的地层载荷潜力的标绘分布的图示。 [0036] 图11是阐释了在整个油田的压力枯竭后沿着图8中每条井眼轨道的地层载荷潜力的标绘分布的图示。 [0037] 图12是图4中油田规模模型的基本子模型，其阐释了在基本子模型上的各种载荷以及在图8中选择的最优井眼轨道。 [0038] 图13是图12中基本子模型的剖视图，其阐释了用于最优井眼轨道的地层载荷潜力的等值线分布。 [0039] 图14是阐释沿着用于图4中油田规模模型的最优井眼轨道的地层载荷潜力的标绘分布以及图12中基本子模型的图示。 [0040] 图15是阐释沿着用于图4中油田规模模型的最优井眼轨道的沉降结果的标绘分布以及图12中基本子模型的图示。 [0041] 图16A是图4中油田规模模型的次要子模型，其阐释了地层（白垩储油层）内地层载荷潜力的分布。 [0042] 图16B是图16A中次要子模型的上端的放大区域。 [0043] 图17是阐释套管截面内塑性应变分布的图形重现的套管截面。 具体实施方式[0044] 特别地描述了本发明的主题，然而，描述本身不是旨在限制本发明范围。因此，可以用其他方式实施该主题，以包括类似于在此描述的那些的（结合其它现存或未来技术的）不同步骤或步骤的组合。此外，尽管在此使用的术语“步骤”描述了所采用方法的不同要素，该术语不应该被解释为在此公开的各种步骤之间的任何特殊顺序，除非通过说明清楚地限制于特殊顺序。虽然下面的说明涉及石油和天然气工业，但是本发明的系统和方法不限于此，并且也可以应用于其它工业，以获得类似结果。 [0045] 系统描述 [0046] 可以通过计算机可执行程序指令实施本发明，例如程序模块，通常称为计算机执行的软件应用或应用程序。该软件例如可包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程序、程序、对象、组件和数据结构。该软件形成界面，从而允许计算机根据输入源反应。由Dassault Système销售的商业软件应用程序AbaqusTM可用作实施本发明的界面应用程序。该软件也可与其他代码段合作，以响应结合所接收的数据的源的接收数据而初始化各种任务。该软件可存储和/或承载在任何类型的存储器介质上，例如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器和半导体存储器（例如各种类型的RAM或ROM）。此外，该软件以及其结果可在多种载体介质上传输，例如光纤、金属线，和/或通过任何类型的网络传输，例如互联网。 [0047] 此外，本领域技术人员应理解，本发明可以通过多种计算机系统配置实施，包括手持式装置，多处理器系统，基于微处理器的或可编程的消费电子产品，迷你计算机，大型计算机等。可接受任何数量的计算机系统和计算机网络与本发明一同使用。本发明可在分布式计算环境中实施，其中，任务由通过通讯网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机储存介质中。因此，在计算机系统或其他处理系统中，可结合各种硬件、软件或其组合实施本发明。 [0048] 现在参考图1，其阐释了用于在计算机上实施本发明的系统的框图。该系统包括计算单元，有时称为计算系统，其包括存储器，应用程序、客户端界面、视频接口和处理单元。该计算单元仅为适合的计算环境的一个示例，且不旨在建议本发明的使用范围和功能的任何限制。 [0049] 存储器主要存储应用程序，其也可描述成包括计算机可执行指令的程序模块，计算机可执行指令由计算单元执行，用于实施在此描述且在图3至图18中示出的本发明。因此，存储器主要包括井眼优化模块，其执行图3中所示的步骤304、306、316、318和320。尽管AbaqusTM应用用于与井眼优化模块结合，从而执行图3中的步骤302、304、308和312，但是可以使用其他界面应用代替AbaqusTM，或者井眼优化模块作为单独的应用。 [0050] 尽管示出计算单元具有广义存储器，该计算单元典型地包括各种计算机可读介质。示例性地且非限制性地，计算机可读介质可包括计算机存储介质。计算系统存储器可包括易失和/或非易失存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。包括基本例行程序的基本输入/输出系统（BIOS）典型地存储在ROM中，基本例行程序帮助在计算单元内的元件之间（例如在启动期间）传输信息。RAM典型地包括可立即访问和/或当前正由处理单元操作的数据和/或程序模块。示例性地且非限制性地，计算单元包括操作系统、应用程序、其他程序模块、以及程序数据。 [0051] 在存储器中示出的组件也可包括在其他可移动/不可移动的、易失/非易失计算机存储介质中，或其在计算单元中通过应用程序接口（“API”）执行，其可位于通过计算机系统或网络连接的分立计算单元中。仅示例性地，硬盘驱动器可读写不可移动的、非易失磁性介质，磁盘驱动器可读写可移动的、非易失磁盘，且光盘驱动器可读写可移动的、非易失光盘，例如CD ROM或其光学介质。可用在该示例性操作环境中的其他的可移动/不可移动的、易失/非易失计算机存储介质可包括但不限制于盒式磁带、闪存卡、数字多用盘、数位视讯磁带、固态RAM、固态ROM等。因此，上文中讨论的驱动器以及其相关的计算机存储介质提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算单元的其他数据的存储。 [0052] 客户可通过客户端界面将命令和信息输入计算单元，其可以是输入设备，例如键盘和定点设备，通常称为鼠标、轨迹球或触摸板。输入设备可包括麦克风、操纵杆、碟形卫星天线、扫描仪等。这些或其他输入设备通常通过系统总线连接至处理单元，但可由其他接口和总线结构连接，例如并行端口或通用串行总线（“USB”）。 [0053] 监视器或其他类型的显示设备可通过诸如视频接口的接口连接至系统总线。图形用户界面（“GUI”）也可与视频接口一同使用，从而从客户端界面接收指令并将指令传输给处理单元。除了监视器，计算机也还包括可通过输出外围接口连接的其他外围输出设备，例如扬声器和打印机。 [0054] 尽管未示出计算单元的许多其他内部组件，本领域普通技术人员应清楚，这样的组件以及其相互连接是已知的。 [0055] 方法描述 [0056] 井眼轨迹和套管设计受多种因素和场景影响。然而，本发明集中在因地层地应力和压缩引起的施加至套管的递增载荷。这种载荷表示除了其他载荷外的载荷以及传统套管设计条件，并且下文简称为地层载荷潜力（Formation Loading Potential）。通过使用地层载荷潜力，假定来自地层初始地应力的载荷是套管必须适应的基本载荷，并且其他载荷是次要的。一旦确定合适的轨迹，通过执行常规套管分析可以测试最坏情况假定（套管所能承受的最高的可能地层载荷）。 [0057] 因此，下面的描述论证：i）如何计算沿着候选井眼轨道的地层载荷潜力的分布；以及ii）如何估算沿着最优井眼轨迹的套管整体性。 [0058] 关键问题是选择地层载荷潜力作为指标，其用于指示沿着井眼轨迹的套管上的可能的地层载荷。例如是但不限于冯·米塞斯类型的塑性潜力和/或摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）类型的塑性潜力这样的合适的众所周知的塑性潜力可被用作估算沿着井眼轨迹的套管整体性上的地层载荷潜力的机械指标。下面的方程式给出了用于冯·米塞斯类型的地层载荷潜力的示例： [0059] [0060] 其中，σi,i＝1,2,3是在给定材料点上在有效应力空间中的三个主要应力分量。 [0061] 下面方程式显示了摩尔-库仑类型的地层载荷潜力的示例： [0062] [0063] 其中，（φ）是岩石/沙子地层的内部摩擦角；（q）是在有效应力空间中的米塞斯等效应力（Mises equivalent stress）；（p）是平均有效应力；以及（θ）是在对应于地层的给定地应力状态的有效主应力空间中的应力点的偏极角。 [0064] 沿着井眼轨迹的地层载荷潜力越小，井眼会越稳定，且因此，从地层至套管的载荷会更小。可以标绘地层载荷潜力沿着候选井眼轨道的分布，从而证明井眼轨迹和套管上来自地层的载荷之间的关联。 [0065] 在最稳定地层环境中，这种优化的井眼轨迹对钻井显示最小阻力，并确保套管系统具有来自地层的最小载荷，并能幸免于由生产而引起的近场与远场产生的孔隙压力和原地应力（in-situ stress）变化。以这种方式，与沿着没有使用本发明优化的井眼轨迹的套管的功能寿命相比，沿着优化的井眼轨迹的套管会具有较长功能预期寿命。 [0066] 由于复杂的地质情况和石油的不均匀分布，在北海的埃科菲斯克油田中套管失效是常见事件。作为套管失效和追求解决方案的结果，自从19世纪70年代以来已经通过各种研究调查了埃科菲斯克。本发明的描述将使用埃科菲斯克作为示例，但是在申请中不限于用于埃科菲斯克油田。在此使用的术语在下面表1中描述。 [0067] [0068] 表1 [0069] 现在参考图2，其阐释了在埃科菲斯克油田区域中的地构造和井眼分布。目标是在端点202和204之间选择用于井眼轨道的优化的轨迹。这种优化的井眼轨道轨迹应该表现出最小的钻井阻力以及确保套管系统能够幸免于由近场和远场变化所产生的孔隙压力和原地应力，其中近场和远场变化归因于生产。利用在数值方法领域中众所周知的AbaqusTM子模型技术来处理油田-至-储油层规模差异。 [0070] 本发明实施的子模型技术使用大规模全球模型来制造较小规模子模型的边界条件。以这种方式，子模型的分级级数不受限制。以这种方式，高度包含性的油田规模分析可以关联至较小规模的非常详细的套管应力分析。利益是双向的，较大和较小规模模拟都从关联中受益。 [0071] 现在参考图3，其阐释了用于实施本发明的方法300的一个实施例。 [0072] 在步骤302中，使用用于多井眼轨道的众所周知的有限元法计算油田规模模型，包括涉及压力枯竭的粘弹塑性（visco-elasto-plastic）变形分析和多孔流体流。在步骤302中的油田规模模型计算用于估算地层载荷潜力分布和其随着压力枯竭的变化。基于套管会承受的地层载荷潜力，这种信息然后用于选择最优井眼轨迹。在步骤302中，不存在实际井眼-只有候选井眼轨道。 [0073] 在图4中阐释了油田规模模型的一个实施例，其表示用于图2中阐释的埃科菲斯克油田的埃科菲斯克油田规模模型400。油田规模模型400具有4000m的总深度，5500m的总宽度，以及9000m的总长度。白垩储油层的分布显示为红色。模型使用了四个垂直覆盖层。第一（碎屑）层的厚度是1500m，第二层是800m厚，第三层厚度由于其形状变化而在435和800m之间，以及底层厚度在900m与1265m之间。范围从50至150m的储油层位于层3的中下部。 [0074] 如图2所示，两个储油层相交部的端点202和204之间的水平距离是大致2000m。这个距离表示来自每个井眼的径向位移是近似约1000m，在此会遇到压力枯竭效应。结果，围绕井眼的局部压力枯竭被假定具有圆形的影响区域，其通过红色的白垩储油层显示在图 4中。图2中端点202和204之间的水平距离是2100m。端点204位于图5中圆点的中心，圆点表示压力枯竭区域。 [0075] 埃科菲斯克白垩（Ekofisk chalk）是复杂的，其产生了涉及粘塑性和兼容性的问题。此外，白垩弹性模量随着有效应力空间中的压力而变化。因此，本发明采用改进德鲁克-普拉格屈服准则（ModifiedDrucker-Prager yielding criterion）来计算图4中所示的埃科菲斯克油田规模模型400，改进德鲁克-普拉格屈服准则在地质力学领域是众所周知的。凝聚强度和摩擦角的值如下： [0076] c＝1MPa [0077] [0078] 采用以下述方程式给出的蠕变定律，其非常适合岩石模型： [0079] [0080] 其中， 代表蠕变速度； 代表冯·米塞斯应力；t是总的时间变量；以及A，n，m是三个模型参数，该三个模型参数的值如下： [0081] A＝10-21.8 [0082] n＝2.667 [0083] m＝-0.2 [0084] 通过硬性线性定律模拟图5中的白垩储油层的压实特性。对于图5中的白垩储油层，分别在图6和图7中阐释了随着有效应力空间中压力的杨氏模量和泊松比的白垩轮廓变化的图示。 [0085] 通过在计算中使用AbaqusTM子程序实现了用于白垩的压力依赖属性。使用各种其他众所周知的方法能够发现这种属性，且因此，不限于使用AbaqusTM子程序。给定白垩孔隙度参数如下值：初始孔隙比R＝0.5，以及内在渗透系数k＝2达西。 [0086] 油田规模模型400顶部上的碎屑层和油田规模模型400底部层材料被假定为是弹性的。层2材料和层3材料被假定为粘弹塑性的。 [0087] 还必须确定油田规模模型400的载荷和边界条件。覆盖海水的深度是100m。海水在油田规模模型400的覆盖岩石上产生0.96MPa的均匀压力。通过垂直方向上的重力场平衡地应力场，并且侧向应力分量的值给定为是垂直分量的90%。给定储油层和四个模型层的密度值如下： [0088] ρreservoir＝2100kg/m3 [0089] ρclatic＝2200kg/m3 [0090] ρlayer-2＝2250kg/m3 [0091] ρlayer-3＝2250kg/m3 [0092] ρbottom＝2500kg/m3 [0093] 储油层内的初始孔隙压力被假定为34MPa。因此，可以执行两个枯竭方案。首先，可以利用34MPa至10MPa的局部孔隙压力枯竭来模拟由从所研究的井的生产导致的下沉。其次，可以利用34MPa至20MPa的油田规模孔隙压力枯竭来模拟附近生产井的影响，如图5中红色圆点所示。现在参考图8，图4中油田规模模型400的截面图还阐释了步骤302的结果，其包括在图2中的端点202和204之间的三个用于考虑的候选井眼轨道。 [0094] 在步骤304中，使用众所周知的有限元法为整个油田规模模型400计算地层载荷潜力的分布，该地层载荷潜力的分布沿着图8中所阐释的每个候选井眼轨道标绘。尽管通过选择具有地层载荷潜力的最低峰值的井眼轨道可以确定最优井眼轨迹，但是在压力枯竭后需要考虑沿着候选井眼轨道所标绘的地层载荷潜力分布，从而确保在生产操作期间，沿着井眼轨迹的套管完整性。 [0095] 现在参考图9，具有初始地应力场的地层载荷潜力等值线显示：在该初始条件下，地层载荷潜力主要随着深度变化。颜色变化表示地层载荷潜力的值从5.76百万至2.763百万。沿着三个候选井眼轨道的地层载荷潜力的峰值是相同的，因为每个井眼轨道的端部是最深点。因此，在该情况中，主要参考生产期间孔隙压力枯竭来实施井眼轨迹优化。沿着具有稳态应力和压力机制的候选者的地层载荷潜力确定井眼的可钻性（driablity）。 [0096] 现在参考图10和图11，其阐释了在每个井眼轨道附近压力枯竭后（图10）和在整个生产油田压力枯竭后（图11），对于图8中显示的三个井眼轨道的步骤304的标绘结果。 [0097] 在步骤306中，选择具有地层载荷潜力最低峰值的井眼轨道。如图10所示，沿着轨道-1的地层载荷潜力的峰值是三个候选井轨道中最小的。此外，图11显示当局部区域外部的孔隙压力降低时该最大值降低。因为地层载荷潜力是变形的潜在指标，随着附近油田中井眼的开发，会改进变形情形。这些结果证实轨道-1是最优轨道并且会导致套管上最小化的潜在载荷。为了估计沿着最优井眼轨迹的套管完整性，对于包含所选择的井眼轨道的地层载荷潜力的峰值的井眼间隔，可以实施三维弹塑性有限元计算，而不是计算沿着整个选择的井眼轨道。 [0098] 在步骤308中，使用众所周知的有限元法和步骤306中选择的井眼轨道计算基本子模型。基本子模型包括在井眼表面处的静水压力的影响以及包含用于所选择井眼轨道（轨道-1）的地层载荷潜力的峰值的井眼间隔。 [0099] 参考图12，使用轨道-1作为步骤306中选择的井眼轨道来计算基本子模型1200。基本子模型1200表明的区域比油田规模模型400小得多。图4中仅有右上角阐释在基本子模型1200中。垂直地，调整基本子模型1200的深度从而刚好位于储油层上方。油田规模计算为基本子模型1200提供了边界条件，其可以精确地解释储油层内压力枯竭的影响。 为了简洁，仅在油田规模模型400中计算变形和多孔流体流。 [0100] 在基本子模型1200上的载荷包括下述载荷：由重力载荷生成的原地应力场，由海水载荷产生的垂直应力，以及施加在井眼表面上的水压。井眼（显示为红色）被内置在沿着图12中轨道-1的基本子模型1200中。 [0101] 通过将从油田规模模型400的数值结果中获得的位移限制应用到基本子模型1200四侧和底部施加来设置基本边界条件。因为，储油层没有包括在基本子模型1200中，该计算仅涉及粘弹塑性静态变形。没有考虑多孔流体流。 [0102] 现在参考图13，阐释了在用于轨道-1的基本子模型的截面1300中的地层载荷潜力的等值线分布。颜色变化表示地层载荷潜力值从最大值至最小值。在图14中，阐释了沿着用于油田规模模型400的轨道-1和基本子模型1200的地层载荷潜力分布的对比。地层载荷潜力的局部结果值小于通过油田规模模型400在几点处获得的值。为了进一步理解基本子模型结果，在图15中阐释了通过油田规模模型400和基本子模型1200获得的下沉结果之间的比较。尽管因为高分辨率，基本子模型结果会更精确，但两组结果相差很小。 [0103] 如图13和图14中所示，最大地层载荷潜力发生在沿着轨道-1的储油层上方400m处的区域中。该发现表示该位置具有使套管扭曲的最大潜力。 [0104] 在步骤312中，使用众所周知的有限元法，计算井眼间隔的次要子模型，该井眼间隔包含用于步骤306中选择的井眼轨道的地层载荷潜力的峰值，该次要子模型包括用于加衬井眼的预定管状套管和套管失效的弹塑性预估。这会确保所选择的管状会承受在所选择井眼轨道上卷积的应力。 [0105] 次要子模型用于产生套管失效和变形的弹塑性预估，从而进一步改善深度长度上的网格，由图13中的白线1302表示。沿着所选择的井眼轨道（轨道-1）的整个长度设置套管，该套管具有0.254m（10英寸）的内径以及0.015m（近似3/5英寸）的壁厚度。假定套管材料是弹塑性的，且具有下列弹性和强度参数值： [0106] E＝2×1011Pa [0107] v＝0.3 [0108] σs＝8×108Pa [0109] 在图16A中，次要子模型1600a的结果阐释了在地层（白垩储油层）内的地层载荷潜力的分布。在图16B中，阐释了次要子模型1600a的上端的放大区域（1600b）。颜色变化表示从0至正值的相等塑性应变值。 [0110] 在步骤316中，方法300确定是否接受套管强度。如果接受套管强度，那么方法300进行至步骤318。如果不接受套管强度，那么方法300进行至步骤320。是否接受套管强度取决于预定标准，例如套管的可允许失效应变值。例如，如果套管失效的弹塑性预估大于可允许失效应变值，那么不接受套管强度。 [0111] 在步骤318中，使用参考图1所描述的客户端界面和/或视频接口显示步骤312的结果，其包括用于加衬套筒的预定管状套管和套管失效的弹塑性预估。在图17中，例如，显示步骤312的结果为预定管状套管1700，并阐释在图形重现的套管截面1700内的塑性应变的分布。在套管的右端（在z轴向上的上端），在套管的小部分上发生塑性变形。塑性应变的最大值是0.0095。尽管该值大于钢材料的标准初始塑性应变值0.002，但是其小于柔性套管钢的可允许失效应变值3.5%（也就是0.035）。因为油田规模模型（包括几何图形和载荷）是不对称的，套管变形也是不对称的。因此，因为接受套管变形的数值，所以方法300的步骤316是令人满意的。 [0112] 在步骤320中，通过选择较厚的套管或较强的材料来增加套管强度，并且返回至步骤312直到套管强度是可接受的。 [0113] 已经实施了在埃科菲斯克油田中的表面平台和储油层相交部之间的井眼轨迹优化。有意分开套管截面规模的单独分析和油田规模的分析，从而克服规模不相容性并改进计算精确度。采用子模型技术，来链接油田和储油层/套管规模挑战，并改进井眼优化的总效果。在油田规模上模拟下沉，然而在局部级别上计算套管失效。储油层和多孔流体流的非弹粘性变形在油田规模建模中被计算，并通过子模型链接至局部级别。在各种加载条件下，例如在压力枯竭和重力下，地层/白垩内的地层载荷潜力指标被用于从三个不同候选者中获得优选的轨道候选者。该研究证实如果选择轨道-1那么会获得优化的井眼轨迹，因为其导致套管的最小扭曲变形。 [0114] 所提议的计算方案提供了用于选择优化的井眼轨迹的有效工具，从而用于有效钻孔和最大化套管和井眼稳定性。作为提高井的稳定性的结果，降低了非生产时间，降低了钻孔成本以及改进了储油层生产，这改进了一般经济学。 |
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