钻井系列软件

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1、中国石化2009年油田企业 自主知识产权软件成果交流会钻井系列软件编写人：李玉 刘勇 张红娥 张文胜 苗锋审核人：孙正义胜利油田分公司二OO九年十一月目录、前言二、背景介绍2.1 IDDS 22.2 DWPSS 3三、主要功能 43.1系统架构 43.2 IDDS 软件功能简介 63.3 功能提升 10四、应用效果 174.1 胜利分公司应用效果 184.2 华东分公司应用效果 254.3 江苏分公司应用效果 264.4 江汉分公司应用效果 284.5 推广应用过程取得的经验 31五、发展前景 33一、前言钻井系列软件包括钻井工程设计一体化系统V3.0 （简称：IDDS 3.0 ）和特殊工艺井

2、轨道设计及实钻轨迹监测系统V3.0 （简称：DWPSS 3.0），是具有中国石化自主知识产权的钻井设计与轨道监测软件，自 2004年已在中国石化油田企业推广应用9000 口井，并取得了非常好 的应用效果。为进一步推进软件的应用，2008-2009年对钻井系列软件的功能 进行了提升、完善，2009年 04月通过了总部有关部门组织的专家评 审。2009 年 6 月 18 日-20 日举办 DWPSS 3.0 应用培训班，中石化各 采油厂有42人参加了培训。009年6月29日-7月5日举办IDDS 3.0 应用培训班，中石化各分子公司的设计部门有 30 人参加了培训。这 两个培训班在完成培训任务后，

3、都对学员进行了考试，各学员成绩优 异，达到了预期的培训效果。2009 年 8 月 17 日 -19 日在贵州召开了钻井工程系列软件应用交 流会，参会人员与单位有信息系统管理部，油田勘探开发事业部，胜 利、中原、河南、江汉、江苏等油田企业，西北、西南、华北、华东 东北、上海海洋等分公司及工程技术研究院，总人数近60 人。下一步将继续进行系统的推广工作，推广过程中对用户进行定期 回访，对用户提出的问题与建议及时反馈。二、背景介绍2.1 IDDS在油田的勘探开发工程中，钻井是一个中间环节，钻井工程设计 的优化目标应以提高油田勘探、开发的总体效益为目标函数，在此基 础上优化工艺方案设计。目前，国内外的

4、钻井工程设计软件均以钻井 工程的单一内容进行设计，缺乏系统优化的过程。为提高勘探开发的总体效益，钻井发展的趋势呈现以下发展趋 势：一是向“横”的方向发展，即运用定向井、丛式井、水平井、大 位移井技术。目前定向井占到设计井总数的50%以上，丛式井从普通 定向井发展到水平井，大位移定向井、水平井也得到大规模的应用。 二是向“深”的方向发展，井深大于3500m的探井由2005年的7.38% 上升到2008年上半年的 38.46%。三是向“小”的方向发展，小井眼 是钻井向“快”和“省”方向发展的重要措施，当小井眼能够满足勘 探和开发的要求时，它无疑是一种好办法。正是由于小井眼钻井节约 了套管成本、破岩

5、成本、动力成本和运输成本，它一般可节约成本 3550%，边远和运输困难的地区可能节约5075%的投资。目前在 浅层中推广应用小井眼钻井技术，同时利用老井侧钻实现油田剩余油 的有效开发。四是向“巧”的方向发展，即运用分支井、鱼骨状分支 井等技术提高泄油面积，运用欠平衡压力钻井技术有效地保护油气 层，达到增加油井产量的目的。钻井工程设计是指导钻井工程施工的一个综合性的技术档案，规 范了钻井工程作业的相关内容、实施步骤、技术规范和相关措施。钻 井工程设计是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术 协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。因此各级领导普遍 加大了对钻井工程设计的管理力度。从

6、审批程序到管理形式都做出了 规定。胜利油田从2006年开始实施网上审批，IDDS为适应网上审批 的需要，需要完成关键的工艺数据的输出接口。自 2004 年始， IDDS2.1 版在中石化、中石油、中海油等进行了 推广应用。随着钻井工艺技术的不断发展，行业标准的更新，针对广 大用户在 IDDS2.1 使用过程中对软件提出的新需求，同时也为了满足 钻井工艺技术不断发展的需要并与行业标准保持同步，由此诞生了 IDDS3.0IDDS3.0是IDDS2.1的升级版,新版本在继承和保留IDDS2.1 精华的基础上，通过调研分析国内外同一领域的相关产品，吸收国内 其他兄弟油田及研究院所的研究成果与经验，以赋

7、予它新的功能。IDDS3.0主要从功能、专业模型、管理、设计书、人性化操作、 系统稳定性六个方面进行升级。2.2 DWPSS随着国内侧钻井、水平井、阶梯水平井、大位移井以及分支井等 特殊工艺井的发展，对其轨道设计、轨迹监测的要求也越来越高。设 计轨道的类型不再局限于三段、五段制或双增、三增等一些常规的设 计剖面，开始使用斜面圆弧段、悬链线等。靶点的类型也不再是一个 或两个简单的圆圈，很可能是几个圆型靶和几个矩形靶的任意组合。 对于以上情况来说，仅使用常规的剖面设计是不够的。另外，随着油田开发的进度，井越来越密，对防碰扫描的要求也 越来越高。即使在钻井设计阶段对设计轨道进行了防碰扫描，在钻井 过

8、程中也需要随时对实钻轨迹进行防碰扫描，并能进行随钻轨迹校正 设计，辅助各级工程技术管理人员快速有效的进行轨迹监测与管理。国外在这方面最有名的当属哈里伯顿公司的COMPASS软件，该软 件具有设计、实钻处理、邻井防碰的功能，具有较大的实用价值。但 是COMPASS软件价格昂贵，且人机交互等许多方面不太适合中国的国 情，有一些功能（如悬链线）也不能实现。正是在这种情况下，我们通过不断的摸索和总结，并与胜利油田 钻井院设计所、钻井所密切结合，开发了特殊工艺井轨道设计与轨迹 监测系统（DWPSS）。该软件的研发依据是行业标准、企业标准及相关 规定，建设内容满足了目前中国石化各油田定向井、水平井的轨道设

9、 计与实钻监测需要。本软件整体达到国内领先水平，其中部分模块达 到国际先进水平，通过进一步对本软件进行完善，完全可以取代国外 进口软件。 2008-2009年被列为钻井系列软件之一，在中石化进行软 件提升与推广应用。三、主要功能3.1 系统架构3.1.1 IDDS钻井工程设计一体化系统（简称IDDS ）是以钻井工程设计数据 为主要管理内容，针对中国石化集团各油田使用的钻井工程设计软件 不统一、设计书格式不一致、信息缺乏共享、信息综合利用水平低、 钻井工程设计水平参差不齐以及设计成本高的问题，利用计算机科学、三维显示技术和网络工程等最新信息技术，融入钻井工程领域的 最新科研成果，在建立全新的钻井

10、工程设计数据库的基础上，开发完 成的一套包括轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、固井设计等全 部功能模块的一体化钻井工程设计软件。该软件可以自动生成符合标 准要求的钻井工程设计书，油田钻井工程设计人员可以使用该系统实 现油气井的钻井工程一体化设计。系统采用 2 种运行模式：客户端软件：设计单位以客户端的钻井工程设计系统完成钻井工程设计的各项设计与管理工作； 浏览器：主管领导、设计管理人员等基于浏览器对钻井工程 设计信息进行查询统计分析。系统网络结构图，如下图所示。浏览器浏览器移动用户外出业务人员IDDS3.0IDDS3.0浏览器Web服务器钻井工程设计 数据库IDDS 系统网络拓扑结构图企业内

11、部局域网3.1.2 DWPSS本系统同时支持ACCESS数据库(*.mdb)与Oracle数据库，可以在井场及基地分别建立一个数据库，分别称为“井场数据库” (ACCESS数据库)与“基地数据库” (Oracle 数据库)。以“井场数据库”为中 心，在井场建立“井场局域网”，MWD、LWD、FEWD、录井等数据实时 入库。井场与基地建立无线或有线网络环境连接，所有井场数据库的数据实时发送到“基地数据库”存储。各相关单位(设计、定向、采 油厂、地质等)通过油田局域网访问“基地数据库”，从而实时获取 井场信息，辅助定向井、水平井的施工决策。系统总体框架如下图所示。OracleADODBWinSoc

12、kG井场数据库Access后右数据库B/S服务器端 网站发布C用客户端DWPSS丽出ock服务器端-r Well ServerC用客户端DWPSSB/S客户端 IE浏垃器DWPSS 系统总体框架图3.2 IDDS 软件功能简介3.2.1 IDDS钻井工程设计一体化系统(IDDS)以钻井工程设计数据为主要管理内容，油田钻井工程设计人员使用该系统实现油气井的钻井工程一 体化设计。IDDS系统利用计算机科学、三维显示技术和网络工程等 最新信息技术，融入钻井工程领域的最新科研成果，建立了全新的钻 井工程设计数据库。该系统包括轨道设计子系统、工程设计子系统、 钻井液设计子系统、固井设计子系统等，最终生成

13、图文并茂、符合标 准要求的钻井工程设计书。同时，IDDS可实现多人同时网上设计、 设计结果网上发布、设计实时监测、设计书管理、统计分析、资料查 询等功能。在设计过程中系统还提供二维、三维图形生成、显示、交 互设计等可视化的设计功能。IDDS系统主要包括以下三个部分：（1）钻井工程设计一体化系统客户端软件（简称：IDDS3.0）；（2）基于WEB平台的钻井工程设计一体化信息发布系统；（3 ）钻井工程设计一体化权限管理系统（IDDS权限管理系统）。 其中IDDS3.0软件包括：轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、 固井设计、钻具组合、钻头及钻井参数设计、油气井压力控制、取心 设计、地层孔隙压力监测

14、、地层漏失试验、中途测试安全措施、油气 层保护设计、健康安全和环保措施、完井设计、弃井设计等子系统。3.2.2 DWPSS特殊工艺井轨道设计及轨迹监测系统可以实现灵活方便的特殊 工艺井轨道设计，并能针对设计轨道进行防碰扫描、摩阻计算、灵活 方便的二维与三维显示，满足特殊工艺井的井眼轨道设计要求；另外， 在特殊工艺井的现场施工过程中，可以实现测斜数据处理、待钻井眼 轨道校正设计、防碰扫描与摩阻计算、灵活方便的二维与三维显示， 能加载测井数据与综合录井仪数据，辅助地质工程师进行层位对比， 满足特殊工艺井的井眼轨迹控制要求；为特殊工艺井钻井提供强有力 的计算功能与助手功能，帮助现场人员随时监控地质参

15、数的变化，指 导特殊工艺井的井眼轨道设计和施工计算。通过井场与后方的数据传 输，还能实现 MWD、LWD 数据的实时传输，有助于形成特殊工艺井的 网络化施工决策，使现场定向井工程师与后方支持人员、决策人员充 分互动。特殊工艺井轨道设计及轨迹监测系统吸收了目前在国内流行的 常规剖面的设计方法，而且又增加了可供用户任意调整轨道的功能以 及斜面圆弧法中靶方式、悬链线中靶方式、恒工具面角法中靶方式。 设计过程非常直观，功能十分强大，在某些方面超过了 Landmark 公 司的 COMPASS 模块(如系统中的三增剖面自动设计、恒工具面角法中 靶方式、悬链线中靶方式是 COMPASS 所没有的)。最为重要的是，系 统与 COMPASS 相比它又更具中国特色，更适合于国内的用户。3.2.3 关键技术(1) 悬链线中靶方式、斜面圆弧法中靶方式、恒工具面角法中靶 方式，任意剖面组合的向导式设计，防碰扫描以及摩阻计算的计算机 模型研究与实现；(2) 采用三轴强度方法进行套管强度自动化综合计算的计算机模 型研究与实现，并实现图形可视化交互设计；(3) 采用杆的大位移理论、弹性接触模型、半解析法、迭代方法 等理论进行钻柱强度自动校核的计算机模型研究与实现；(4) 数据库技术与钻井工程设计技术的集成应用研究；(5) 计算机三维显示技术及构件技术在钻