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定向井轨迹误差分析及三维可视化描述研究

陈炜卿  
【摘要】: 井眼位置的准确监视和确定是油田开发中非常重要的问题。为确定井眼轨迹误差,有效利用测斜、测地、测斜仪性能数据,论文从井位确定、测斜计算、测量误差三个方面综合考虑各种因素的作用,建立起较完整的井眼轨迹误差分析方法,并通过三维可视化进行描述。论文的研究主线及内容安排按照测地数据对测斜计算的影响、测斜计算误差分析、测斜仪测斜原理分析、井眼轨迹测量误差分析、交碰概率分析、轨迹和误差的可视化的顺序进行,其间涉及到误差理论、钻井工程理论、大地测量学和可视化技术,并采用理论分析、数值实验和实测数据检验的研究方法完成。经研究得到以下结论:○1测斜计算的测地修正十分必要。修正时,既要保持不同数据之间的参考系统一,又要考虑收敛度和比例系数的变化。修正与否所造成的轨迹误差属已定系统误差,可通过文中的修正方法消除。○2测斜计算误差是完整井眼轨迹误差分析模型的一部分。此误差与测深成正比关系。井眼曲率变化频率对测斜计算误差基本无影响,但其幅值对测斜计算误差影响较大。直井段上的该项误差可忽略。在纳入井眼轨迹综合误差分析模型时,不同测斜计算方法可采用统一的误差分布密度函数参与计算。○3通过考虑测斜仪本身精度和钻井液磁化干扰对井眼轨迹测量误差的影响,完善了原有的轨迹测量未定系统误差分析模型。除明确加入已定系统误差的消差方法之外,对未定系统误差源的分析更全面,并且将测斜仪轴向不对中误差项纳入了随机误差范畴。实现了测斜计算误差、未定系统误差和随机误差的合成,建立了完整的井眼轨迹误差分析方法。○4在原有井眼轨迹交碰概率分析的基础上,研究发现综合协方差矩阵沿井眼轨迹呈线性变化趋势,并建立全井段上井眼位置不确定范围的任意内插计算方法,实现了双井眼任意位置之间的交碰概率分析。○5利用面向对象和可视化技术实现了井眼轨迹和轨迹误差的三维可视化。提出了“井眼轨迹误差包络曲面”概念。论文的创新点为以下四点:○1建立了一套考虑测地数据影响的测斜计算修正方法;○2对常用测斜计算方法误差进行量化对比分析,并得出相应的误差分布特征、误差分布密度函数和协方差矩阵;○3完善了原有井眼轨迹测量未定系统误差分析模型,丰富了误差源参数,并将测斜仪与井眼轴线的不对中误差纳入到随机误差范畴。建立了考虑测地数据影响、测斜计算误差、已定系统误差、未定系统误差和随机误差的轨迹综合误差分析方法。形成了双井眼任意位置之间的井眼轨迹交碰概率分析方法;○4实现了井眼轨迹和轨迹误差的可视化描述,并提出了“井眼轨迹误差包络曲面”的概念。


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