[00646524]井眼轨迹控制理论和技术

无论是钻垂直井，还是钻斜井(包括定向井、水平井及丛式井等)或复杂结构井，如何控制井眼轨迹沿设计轨道钻达地下目标，是一个复杂的学术和技术难题。石油大学(北京)石油天然气工程学院高德利教授通过多年不断的探索，建立了钻头与正交各向异性地层的相互作用模型，提出了有效钻力的新概念及各向异性钻井理论，并将地层按各向异性划分为12类(国外学者只提出其中的2类)，分别探讨了它们对井眼轨迹偏移的影响规律。这一研究成果合理地解决了井眼轨迹偏移的认识问题及定向控制的物理准则问题，在前人研究的基础上向前迈进了一大步。与此相适应，对井下钻井系统(底部钻具组合)进行了深入研究，建立了相应的二维非线性动态控制方程，采用加权残值法，对底部钻具组合受力和变形问题进行了成功的求解，并研制了相应的数值计算系统，特别是在水平井钻具大挠度力学分析与摩阻/扭矩预测模型等方面取得创新性成果。同时，为适应西部油气钻探的迫切需要，创造性地提出了基于钻柱流动的“动力学防斜理论”，从而突破了基于钻柱自转的传统静力学防斜理论的限制，为研发高效防斜技术提供了科学依据。适应“动力学防斜理论”的钻具组合类型包括：(1)螺旋屈曲下的光钻铤组合；(2)“偏轴”或“偏心”钻具组合；(3)带“弯曲结构”井下动力钻具住复合旋转钻进状态下工作；(4)“刚柔”钻具组合等。在此基础上，课题组开发了井眼轨迹预测和控制技术，并存大港、江汉、四川、新握及海洋等油田获得广泛应用，同时发表论文40多篇。上述核心成果也是1997年国家科技进步一等奖项目“石油水平井钻井成套技术”的重要组成部分。