潞安礦區(qū)鉆孔井壁穩(wěn)定參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及軟件開發(fā).pdf

1、在保證鉆孔井壁穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,提高鉆速,降低鉆井成本,是鉆探生產(chǎn)實(shí)踐中的合理要求和工作目標(biāo)。潞安礦區(qū)鉆孔井壁失穩(wěn)漏失現(xiàn)象分布廣泛,嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率,是潞安礦區(qū)煤田鉆探生產(chǎn)實(shí)踐中急需解決的工程難題。因此,揭示失穩(wěn)漏失機(jī)理,優(yōu)化鉆井液密度和鉆井工藝,并開發(fā)以井壁穩(wěn)定為前提的鉆井工藝參數(shù)軟件,對(duì)于提高鉆探工程效益具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
　　論文以潞安礦區(qū)鉆井工程實(shí)踐為基礎(chǔ),以直井井壁穩(wěn)定性研究為著眼點(diǎn),以鉆井液液柱壓力、上覆地層壓力、孔隙

2、水壓力、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力等疊加作用對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響為切入點(diǎn),通過對(duì)井壁穩(wěn)定性進(jìn)行彈性力學(xué)分析,確定井壁的坍塌和破裂的臨界鉆井液密度,進(jìn)而確定井壁穩(wěn)定的安全鉆井液密度范圍。
　　論文通過兩種方式進(jìn)行鉆井工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一,在確定水力參數(shù)優(yōu)選目標(biāo)的基礎(chǔ)上,對(duì)鉆井每個(gè)井段所采取的鉆井泵工作參數(shù)(泵壓、泵功率和排量)、鉆頭和射流水力參數(shù)(噴嘴直徑、鉆頭壓降、鉆頭水功率、循環(huán)壓降、沖擊力和噴射速度)進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì);第二,明確

3、鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)化組合(鉆壓、鉆速和最優(yōu)磨損量)的涵義,并以鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)化組合為研究對(duì)象,引入以鉆井成本最低為控制目標(biāo)約束條件,設(shè)計(jì)了鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)化模型,并采用遺傳算法對(duì)該模型進(jìn)行優(yōu)化求解,完成對(duì)鉆壓等鉆進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)。
　　在安全鉆井液密度和優(yōu)化鉆井工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)相應(yīng)的Access數(shù)據(jù)表,開發(fā)研制出“潞安礦區(qū)鉆孔井壁穩(wěn)定參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)”計(jì)算機(jī)程序。軟件包括鉆井液密度窗口預(yù)測(cè)、鉆井工藝設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、用戶管理及幫助模塊,通過主窗

4、體、直井鉆井液密度窗體、水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)窗體、鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)窗體,操作實(shí)現(xiàn)3個(gè)基本功能:
　　(1)鉆井液密度隨深度變化的范圍預(yù)測(cè);
　　(2)以各井段排量、鉆頭直徑和循環(huán)壓耗為主的鉆井液水力參數(shù)優(yōu)化;
　　(3)以鉆壓、鉆速、鉆頭牙齒磨損量為主的鉆進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及窗體交互查詢、修改數(shù)據(jù)和備份等輔助功能。
　　運(yùn)用潞安礦區(qū)鉆井實(shí)際數(shù)據(jù)或者其他鉆井資料,調(diào)用“潞安礦區(qū)鉆孔井壁穩(wěn)定參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)”計(jì)算機(jī)后臺(tái)程序,