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![海上丛式井组钻井顺序优化方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/47fb07036294dd88d1d26b15.png)
专利名称：海上丛式井组钻井顺序优化方法
专利类型：发明专利
发明人：史玉才,薛磊,管志川,廖华林,席传明,初众,张晨,苗在强
申请号：CN201510611700.9
申请日：20150923
公开号：CN105117809A
公开日：
20151202
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种海上丛式井组钻井顺序优化方法，该方法包括钻井顺序优化指标、优化模型及遗传算法求解，具体包括以下步骤：给定整个井组的井眼轨道设计方案(含井口槽参数)；对全部设计轨道进行插值计算(间距1m)、坐标转换、最近距离扫描分析；对全部设计轨道赋以测量误差，计算出全部插值点对应的误差椭球参数；对整个井组进行井眼交碰风险分析(计算井眼分离系数)；构建钻井顺序优化目标矩阵、数学规划模型；采用遗传算法求解模型；综合分析(兼顾批钻井要求)。
本方法优选出的钻井顺序有助于降低井眼交碰风险和防碰工作量，也有助于采用批钻井方式，节省钻井时间和钻井成本，满足了海上大型丛式井组钻井顺序优化要求。
申请人：中国石油大学(华东)
地址：266555 山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号
国籍：CN
代理机构：济南舜源专利事务所有限公司
代理人：邵朋程
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海洋钻井平台如何定位的
自升式钻井平台
由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自海上钻井平台
航能力。
1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。
工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。
半潜式钻井平台
上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。
工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用于半潜式平台后，工作水深可达900～1200米。
半潜式与自升式钻井平台相比，优点是工作水深大，移动灵活；缺点是投资大，维持费用高，需有一套复杂的水下器具，有效使用率低于自升式钻井平台。
动力定位和锚定位。
动力定位就是通过向各个方向的螺旋桨调节位置，锚定位就是传统的扔几个锚下海来固定。
优选海洋平台钻井方式
郭永峰;朱江;齐恒之
【期刊名称】《中国海上油气》
【年(卷),期】2002(014)005
【摘要】在海洋石油开发中,常常遇到钻井方式的选择问题,即选择自升式钻井装置钻井,还是选择平台模块式钻机钻井.由于海上钻井费用较高,用一种较为合理、准确的计算方法,选择恰当的钻井模式,不仅可以节省钻井时间,而且可以节约费用.提出一套用于海上钻井方式选择的计算方法,辅之以系列图表,能够较为便捷地根据提供的油田开发条件,选择恰当的钻井方式.此方法已在我国某海上油田的开发中得到应用.【总页数】3页(P22-24)
【作者】郭永峰;朱江;齐恒之
【作者单位】中海油田服务有限公司,北京,101149;中海石油研究中心,北
京,100027;中海油田服务有限公司,北京,101149
【正文语种】中文
【中图分类】TE5
【相关文献】
1.海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析 [J], 王东
2.海洋钻井平台塔形井架整体安装方式探讨 [J], 李会通;王芳
3.海洋石油钻井平台设备的维修方式探讨 [J], 弓大为;亢俊星
4.海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨 [J], 刘新宝
5.中国石油海洋钻井添利器中油海16自升式钻井平台交付 [J],
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—52 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY2019年第47卷第1期◄海洋石油装备>基于成本最低的海上丛式井平台位置优选新方法张磊谢涛王晓鹏袁伟伟刘海龙(中海石油（中国）有限公司天津分公司；海洋石油高效开发国家重点实验室）摘要：海上丛式井平台位置优选直接影响油田经济开发效益，而以钻井总进尺最小兼顾钻井 难度的方法不能完全反映钻完井成本的高低。
鉴于此，考虑影响钻完丼投资的因素（井深、工期 及其他现场因素），依据丛式井分类方法，按照标准测算其他因素引起的钻完井费用，建立了目 标油田钻完井总投资函数，将其作为成本最低优选平台位置的基础条件。
在“最小进尺法”与“权重法”的基础上，合理划分平台位置分布边界，利用网格法确定可能的平台位置，并在井型 分类和井眼轨迹设计的基础上利用钻完井投资目标函数测算对比可能平台位置的钻完丼投资，优 选出成本最低的位置作为最终平台位置，建立了以费用最低优选平台位置的新方法。
应用实例表 明：基于成本最低优选的平台位置钻完井投资比最小进尺法优选的平台位置钻完井投资减少约2 000万元。
研究结果可为丛式井的平台位置优选提供新思路。
关键词：海上丛式井；平台位置；优选；钻完丼投资；成本最低中图分类号：TE951 文献标识码：A DOI:10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2019.01.009A New Method for Offshore Cluster Platform LocationSelection Based on the Minimum CostZhang Lei Xie Tao Wang Xiaopeng Yuan Weiwei Liu Hailong(CNOOC Tianjin Company；State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation)Abstract:The proper location selection of the offshore cluster well platform directly affects the development e-conomic benefits of the oilfield.The method of minimizing the total drilling footage and the difficulty of drilling cannot fully represent the cost of drilling and completion.To address the problem,considering the factors affecting the drilling and completion investment (well depth，construction time and other onsite factors)，based on the cluster well classification method,and by counting the drilling and completion costs caused by other factors according to the standards,the total investment function of the drilling and completion of target oilfield is established.The function is used as the basis for the minimum cost based platform location selection.On the basis of the a minimum footage methodand the^weight methodM,the platform position distribution boundary is reasonably divided.The grid method is used to determine the possible platform position.The drilling and completion investments under potential platform locations are calculated and compared using drilling and completion investment function on the basis of well type classification and well path design.The preferred platform position with minimum cost is determined.A new platform location selection method is established according to the minimum cost.The case study shows that the drilling and completion investment based on the new method is about20 million RMB less than that based on the platform location with minimum footage.The study results can provide a new idea for the platform location selection of cluster wells.Keywords：offshore cluster well；platform location；optimization；drilling and completion investment;lowest cost *基金项目：“十三五”国家科技重大专项“渤海油田高效开发示范工程”（2016ZX05058)。
海上丛式井组钻井顺序优化模型及求解方法曹向峰;管志川;史玉才;薛磊;张欣【摘要】海上丛式井组待钻井较多且井口间距较小,优化钻井顺序有助于防碰和采用批钻井方式.综合考虑防碰要求并兼顾批钻井要求,以井眼分离系数作为井眼交碰风险评价指标,以整个井组的防碰井段总长度最小作为钻井顺序优化目标,建立海上丛式井组钻井顺序优化模型及遗传算法求解方法,给出实例计算分析.结果表明:以整个井组的防碰井段总长度最小作为海上丛式井组钻井顺序优化指标是可行的;建立的钻井顺序优化方法能够满足海上丛式井防碰及批钻井要求.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】6页(P96-101)【关键词】海上丛式井;钻井顺序;优化模型;防碰;批钻井;遗传算法【作者】曹向峰;管志川;史玉才;薛磊;张欣【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中海油安全技术服务有限公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE21引用格式:曹向峰,管志川,史玉才,等.海上丛式井组钻井顺序优化模型及求解方法[J].中国石油大学学报(自然科学版),2016,40(3):96-101.海上丛式井组待钻井较多且井口间距较小,考虑防碰要求时通常先钻外围水平位移大、造斜点浅的井,后钻内排水平位移小、造斜点深的井[1-6];考虑批钻井要求时通常采用跳“日”字或“田”字的斜对角线钻井顺序[2]等。
笔者以防碰为优化目标,兼顾批钻井要求,建立海上丛式井组钻井顺序优化的数学规划模型及遗传算法求解方法。
防碰问题贯穿丛式井组钻井设计及施工全过程。
考虑到海上丛式井防碰问题的重要性,优选钻井顺序时应首先考虑防碰要求,其次才是批钻井要求。
丛式井平台井口布置方法
闫铁;徐婷;毕雪亮;于洋
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2013(041)002
【摘要】为了进一步优化丛式井的设计,研究了丛式井平台井口和靶点的优选和分配问题.当井口分布呈多排多列且不均匀分布时,首先对井口和靶点进行直线或同心圆划分,再基于井口与靶点的连线在水平面上的投影两两不相交且水平位移平方和最小的方法(即不相交水平位移最小距离法),建立了不相交水平位移最小距离法计算模型,并编制了相应的分析计算软件.以吉林油田某丛式井组为例,利用编制的软件进行了井口和靶点的优选及分配,快速求出了最优分配结果.这表明采用不相交水平位移最小距离法可以快速求出最优的分配结果,可提高设计人员的工作效率.
【总页数】4页(P13-16)
【作者】闫铁;徐婷;毕雪亮;于洋
【作者单位】吉林油田公司钻井工艺研究院,吉林松原138000
【正文语种】中文
【中图分类】TE22
【相关文献】
1.海上丛式井井口平台位置优选方法研究与实践 [J], 张羽臣;林海;陈丽孔;刘海龙
2.TGO在推算丛式井井口坐标中的应用 [J], 桑艳珍
3.海上丛式井井口平台位置优选方法研究与实践 [J], 张羽臣;林海;陈丽孔;刘海龙
4.基于进化策略的顶张力立管海底井口布置方法研究 [J], 肖志国;罗勇;李欣
5.张力腿平台水下丛式井口圆形布局方法研究 [J], 李家仪;畅元江;聂振宇;刘秀全;张伟国;陈斌;逄淑华
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丛式井平台设计及井丛分组优化ABRAMOV Aleksandr【摘要】改进并测试了包含30多个钻井工程参数的技术-经济模型,通过新开发的计算机程序列出平台上的井丛分组方式并计算其技术经济效益.针对含24口初始产油量不同的井的平台,研究分析了7种钻井方案,得出了3种折现率和5种产油量递减率条件下净现值(NPV)最优的分组方式.研究表明,针对井丛井数不等的井平台,可能只需对现有设计进行轻微调整(改变几个井丛的布局)就能得到最大净现值;相对净现值增幅与净现值的绝对值成反比;相比常规项目中具有相等井数的井丛,采用井丛井数不等的分组方式可以使NPV增幅达到1％,页岩地层开发项目NPV增幅可达2％或更多,边际油田项目增幅高达45％.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2019(046)003【总页数】6页(P588-593)【关键词】平台钻井;丛式井平台;井分组;批量钻井;井丛【作者】ABRAMOV Aleksandr【作者单位】School of Engineering, Edith Cowan University, Australia【正文语种】中文【中图分类】TE220 引言丛式井平台在石油工业中发挥着重要作用，使复杂地面条件下油气田开发变得可行[1-4]。
设计多井平台开采油气资源时，应该考虑以下问题：井数和平台数；哪口井属于哪个平台；井距和井间干扰；同步作业和防碰控制；平台布局以及平台内井的分组；常规作业相关问题。
井距和井间干扰是重要的研究课题。
缩小开发平台内井距并进行水力压裂是提高页岩储集层开发效益的有效途径，但同时增加了裂缝连通的风险。
为了预测和防止多井平台中的裂缝连通，Molina等[5]开发并测试了用于估算井间干扰程度的数学模型；Wilson等[6-9]研究了井间距的优化和井间干扰最小化；Awada等[10]通过研究改变同一平台内激动井产量时观察井（关井）压力响应，编制了识别和量化井间干扰的程序，适用于非常规油气田的多井平台完井；Manchanda等[11]对含4口井平台的研究表明裂缝干扰随时间变化。
海上丛式井井口平台位置优选方法研究与实践
张羽臣;林海;陈丽孔;刘海龙
【摘要】在海上油气田开发前期研究阶段，丛式井井口平台位置优选问题是重要研究项目之一，平台位置的优化与钻井总投资密切相关。
在“总井深之和最小”方法的基础上，综合考虑不同井型钻井成本的差异，从安全性、经济性、技术成熟度等方面出发，在满足项目基本需求的前提下，对海上井口平台位置进行优选。
以垦利10-4油田“KL10-4-WHPA”平台位置优选为例，根据油田基础数据，从总井深最小为原则和不同井型成本因素2方面考虑，推荐垦利10-4油田WHPA平台位置为P2位置。
实例分析表明，在该基础上提出的井口平台位置优选方法是可行的且具合理性。
【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》
【年(卷),期】2016(013)026
【总页数】3页(P36-38)
【关键词】丛式井;井口平台;位置优选;海上油气田
【作者】张羽臣;林海;陈丽孔;刘海龙
【作者单位】中海石油中国有限公司天津分公司，天津 300452;中海石油中国有限公司天津分公司，天津 300452;中海石油中国有限公司天津分公司，天津300452;中海石油中国有限公司天津分公司，天津 300452
【正文语种】中文
【中图分类】TE951;TE243.9
丛式井具有投资小、见效快、便于集中管理等优点，能够大大降低海上油气田开发成本，是海上油气田开发常用模式之一。
为了减小实施技术风险，缩减钻井周期，降低开发投资，在海上油气田开发前期，需要针对井口平台位置优选问题开展深入研究，确保最终采用技术成熟、经济合理的钻井方案。
针对井口平台位置优选问题，以“水平位移之和最小”[1]、“总井深之和最小”[1]、“总水平位移与总井深之
和最小”[2]为评价指标，分别进行了相关的分析研究，并建立了与之对应的丛式
井井口平台位置优选模型。
在相关的文献报道中也都采用了上述优选指标[3～5]。
笔者认为“水平位移之和最小”法虽然能够快速求解平台位置，但水平位移与井深并非线性正比关系，因此采用该模型选择平台位置将带来较大误差；而“总井深之和最小”、“总水平位移与总井深之和最小”法在设计出井眼轨迹的基础上开展平台位置优选工作，更能直接反映优选结果是否合理；但上述3种方法均未考虑不
同井型钻井成本的差异对平台位置优选的影响。
随着钻井技术的进步，为降低油田整体投资，尽量减少平台数量，很多油田都采用大位移井，甚至超大位移井和常规定向井相结合的开发模式，而大位移井的米成本相对常规定向井或水平井会高很多。
鉴于此，笔者在“总井深之和最小”法的基础上，综合考虑了不同井型钻井成本的差异对平台位置的影响，对平台位置进行了优选，并归纳出平台位置优选过程中应考虑的其他因素。
1.1 平台位置优选原则
待钻井靶点数据由油藏专业提供，油藏专业一般提供推荐井、潜力井及全寿命方案井靶点数据，平台位置优选的原则是：①根据推荐井位进行平台位置优选，同时兼顾确保潜力井和全寿命方案井可实施；②在保证钻井难度不增加的情况下尽量减少钻井总进尺，在保证总进尺基本不变的情况下尽量降低钻井难度，减少三维井和高位垂比井。
1.2 平台位置优选其他制约因素
1)国际及国内法律法规限制因素考虑航道、各种管线及出货设备(FPSO)等设施对平台位置的影响，根据《1972年国际海上避碰规则》及相关规则的要求，按照航海习惯做法，船舶航线与固定或移动式船舶、结构、设施的距离一般不小于2海里；考虑航道、各种管线及FPSO等设施对平台位置的影响，根据《海洋石油天然气管道保护条例》第十九条管道安全距离内禁止从事危害活动的规定，在下列海域范围内，禁止从事海底捕捞、抛锚、脱锚、挖砂、钻探、爆破、打桩倾废及影响海洋管道安全的活动：①沿海宽阔海域为海洋管道两侧各500m；②海湾等狭窄海域为海洋管道两侧各100m；③海港区内为海洋管道两侧各50m。
在平台位置优选过程中，必须满足上述国内外法律法规强制性要求。
2)地质性限制因素①钻井平台就位影响：如果采用钻井平台进行钻完井及后期的修井作业，在井口平台位置选择时应尽量避开断层、古河道、埋积谷、浅层气等对钻井平台就位有潜在影响的区域；如果无法避开该区域，应充分分析地质灾害对钻井平台就位的影响，并采取相关措施保证作业安全。
②地质溢油风险的影响：尽量避免各井钻遇断层，尤其“通海底”断层；如果无法避免，应尽量保证尽可能少的井钻遇断层，并应充分分析断层对地质溢油风险的影响，采用相关措施保证作业安全。
3)钻井技术限制因素现有设备的能力及目前的钻井工艺技术对单井水平位移和井深的具有一定限制，需保证每口井可以实施，钻机设备能力满足钻完井作业要求；另外尽量减少绕障作业，降低防碰压力。
4)工程设施限制因素对于综合调整项目，为减少项目投资，在满足作业要求的条件下，尽量依托周边已有的工程设施。
可采用外挂槽口方式实施钻井作业，但需要考虑钻井平台和钻修机设施对新老槽口的覆盖能力，如果无法满足要求，不建议采用外挂槽口方式；也可采用栈桥连接方式，但需要考虑新老平台的钻井平台就位和供应船靠泊等影响因素。
1.3 井口平台位置优选方法
研究对象为单靶点定向井或以第一靶点为主的双靶点井，通过Landmark或DesicionSpace软件优选出进尺最小的平台位置，进行定向井轨道设计，得出各类型井总进尺，通过各类型井米成本计算出总成本。
根据各类型井所处方位优化平台位置。
以垦利10-4油田“KL10-4-WHPA”平台位置优选为例，研究井口平台位置优选方法。
2.1 油田基础数据
垦利10-4油田分为2个井区，2井区之间距离约4000m。
油藏专业在全油田布置21口开发井，其中1井区18口井，2井区3口井，如图1所示。
共推荐井位16口和潜力井位5口(A14、A15、A16、A17、A18为潜力井，其余为推荐井)。
2.2 平台位置优选
平台位置优选以16口推荐井位为基础进行方案比选，同时兼顾保证5口潜力井可以实施。
1)以总井深最小为原则的优选结果由于该油田井均为单靶点二维井，因此初步平台位置优选仅以总井深最小为原则优选出P1位置，如图2所示。
在该位置，1井区井均为常规定向井，平均井深2473m，2井区井均为大位移井，平均井深5018m，平台总井深47203m。
2)考虑不同井型成本因素的优化结果根据相邻油田大量数据统计，常规定向井平均米成本为1.1×104元，大位移井的平均米成本为1.8×104元，由于大位移井平均米成本远高于常规定向井，因此在P1位置总井深虽然最小，但钻井总成本并非最小，需找出井深和米成本差异的平衡点。
单纯考虑2井区3口井，以总井深最小为原则优选出P5位置，在P1与P5的连线上取P2、P3和P4位置，分别与P1位置距离300、400、500m，与P1位置成本对比结果见表1。
相对P1位置
而言，随着平台位置由P1向P4位置移动，由于1井区井的进尺是增加的，成本
相应增加；2井区井的进尺是减少的，成本相应减少；整体成本为1/2井区即整个平台钻井成本减少，其值为1井区井的成本增加值与2井区井的成本减少值的差值。
可以看出P2位置节约费用更多，且2井区3口大位移井实施难度相对降低。
因此暂推荐垦利10-4油田WHPA平台位置为P2位置。
2.3 其他制约因素
P2位置满足相关法律法规要求，未处于航道、古河道、浅层气、塌陷、侵蚀沟槽、滑坡、埋藏沙丘等对钻井平台就位有潜在影响的区域。
P2位置5口潜力井均为常规定向井，平均井深2659m，其中全油田井深最深的B1井(井深4903m)，钻完
井工艺及钻机设备均满足要求。
1)在“总井深之和最小”法的基础上，考虑了不同井型钻井成本的差异对平台位置的影响，确定了井口平台位置优选原则及方法。
2)以垦利10-4油田“KL10-4-WHPA”平台位置优选为例，根据油田基础数据，
从总井深最小为原则和不同井型成本因素2方面考虑，推荐垦利10-4油田WHPA平台位置为P2位置。
3)以往平台位置优选方法基本只考虑井深及井的实施难度，该方法首次把不同井型成本因素影响应用到平台位置优选过程中，为后续的平台位置优选提供了借鉴，对相似情况的平台位置优选具有一定指导意义。
【相关文献】
[1]葛云华，卢发掌.丛式井平台位置和区域平台优化设计方法(ONLP)[R].大港石油管理局计算中心
定向井公司，1989：5～7.
[2]史玉才，管志川，陈秋炎，等.钻井平台位置优选方法研究[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2007，31(5)：45～46.
[3]寇忠.滩海油气开发岛台布置优化研究[J].石油规划设计，1995，6(3)：20～22.
[4]刘震，潘斌，王连宝，等.海上油田中心平台选址优化[J].中国海洋平台，2002，17(2)：28～30.
[5]葛云华，鄢爱民，高永荣，等.丛式水平井钻井平台规划[J].石油勘探与开发，2005，32(5):94～100.。
