钻井工程_管志川_第五章井眼轨道设计与控制.pptVIP

第五章 井眼轨道设计与轨迹控制 概述 井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。 直井轨道：过井口的铅垂线。 定向井轨道： 二维定向井：过井口和目标点的铅垂面上的曲线。 三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。 轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。 井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。 轨迹控制： 直井防斜打直。 特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道与轨迹相一致。 直井用途：油田开发和勘探。有井斜限制要求。 定向井用途： 1.地面环境条件的限制 高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等。 2.地下地质条件的要求 断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。 3.处理井下事故的特殊手段 井下落物侧钻、打救援井等。 4.提高油藏采收率的手段 钻穿多套油气层、老井侧钻等。 第一节 井眼轨迹的基本概念 目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。 一．轨迹的基本参数 测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测点”。 井深、井斜角和井斜方位角----轨迹的三个基本参数。 (1) 井深（或称为斜深、测深） 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。 以字母Dm表示，单位为米(m)。 井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之差。 以ΔDm表示。 (2) 井斜角(α)： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度(°)。 井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作 井眼轴线的切线，该切线向 井眼前进方向延伸的部分称 为井眼方向线。 井斜角增量( Δα )： 下测点井斜角与上测点 井斜角之差。 Δα＝αB－αA (3) 井斜方位角φ （井眼方位角、方位角）： 在水平投影图上，以正 北方位线为始边，顺时针方 向旋转到井眼方位线上所转 过的角度。 井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向线 在水平面上的投影。 井斜方位角增量Δφ ：上下测点的井斜方位角之差。 Δφ ＝φB－φA 井斜方位角的变化范围：0～360° 。 (3) 井斜方位角φ： 井斜方位角的另一种表示方式： 象限角：指井斜方位线与 正北方位线或与正南方位 线之间的夹角。 象限角的变化范围： 0～90之间。 磁偏角： 磁北方位与正北方位 之间的夹角。 磁偏角校正： 真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角 二．轨迹的计算参数 由基本参数计算得到的参数。 (1) 垂直深度Ｄ（垂深）：轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深增量称为垂增（ΔＤ）。 (2) 水平投影长度Lp（水平长度、平长）： 井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。 水平长度的增量称为平增（ΔL）。 (3) 水平位移Ｓ（平移）：轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（或：在水平投影面上，轨迹上某点至井口的距离）。 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。国外将水平位移称作闭合距。 我国将完钻时的水平位移称为闭合距。 (4) 平移方位角θ ：平移方位线所在的方位角。 国外，将平移方位角称作闭合方位角。 国内，指完钻时的平移方位角为闭合方位角。 (5) Ｎ坐标和Ｅ坐标：南北坐标轴，以正北方向为正； 东西坐标轴，以正东方向为正。 (6) 视平移Ｖ： 水平位移在 设计方位线上的 投影长度。 (7) 井眼曲率K（“狗腿严重度”、“全角变化率”）： 指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率 Kc=30γ/ΔDm “狗腿角”或“全角变化”（γ）： 上、下二测点的两条方向线之间的夹角(空间夹角)。 狗腿角的计算： Lubinski公式： cosγ=cosαA·cosαB+sinαA·sinαB·cos(φB-φA) 钻井行业标准计算公式： γ=(Δα2+Δφ2·sin2αc)0.5 αc=(αA+αB)/2 γ——该测段的狗腿角，(°)； Ｋc——该测段的平均井眼曲率，(°)/30m； αc——该测段的平均井斜角，（°）。 三．井眼轨迹的图示法 对一条空间曲线可以有不同的表示方法。 三维坐标法： 投影图示法：垂直投影图+水平投影图 不能反映出真实的井深和井斜角。 柱面图示法：垂直剖面图（柱面展开图）+水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成了垂直剖面图。 可以反映出真实的井身参数，如：井深、井斜角、垂深； 作图简便。 １．水