第5章 钻进工艺技术(钻进参数优化、井斜及控制)祥解.ppt

目标函数 C=F（W、n、h） * * 目标函数的极值条件和约束条件 1、极值条件 2、约束条件 （1）牙齿磨损量： （2）轴承磨损量： （3）钻压： （4）转速： 3、优化算法：求解最优参数。 实际中：确定钻头磨损量，求在不同转速下的最优钻压，选取每米成本最低的钻压、转速组合。 * * 五、水力参数优选 目的： 寻求合理的水力参数配合，使井底获得最大的水力能量分配，从而达到最优的井底净化效果和提高机械钻速的目的。 　由于人们在对水力作用清洗井底机理，提高钻速的认识上不同，通常有三种标准优选水力参数： (1)最大钻头水功率理论 (2)最大冲击力理论 (3)最大喷射速度理论 用得最多 　根据目标函数、循环系统水功率传递的关系和环空携岩的要求、地面泥浆泵条件，可对水力参数进行优选。 * * 第三节 井斜及控制 垂直剖面图： 井口为坐标原点 垂深、水平位移 水平投影图： 　井口为坐标原点 　N坐标，E坐标 垂直剖面图：经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，这些铅垂线构成了一个曲面，称为柱面。将此柱面展开到一个平面上，就形成了垂直剖面图。 水平投影图：俯视图。将井眼轨迹这条空间曲线投影到井口所在的水平面上，形成水平投影图。 * * 第三节 井斜及控制 * * 第三节 井斜及控制 一、基本概念 1 井斜：井眼轴线和铅垂线之间发生了偏离。 2 井斜角:井身轴线的切线与铅垂线的夹角。 3 垂直井深:井口至井眼某点的垂直距离。 4 水平位移：井口至井眼某点的水平距离。 5 测量井深:井口至井眼某点的轨迹长度。 * * Ａ点井斜角 Ａ点垂直井深 HA 井斜角:井身轴线的切线与铅垂线的夹角。 垂直井深（垂深）:井口至井眼某点的垂直距离。 水平位移：井口至井眼某点的水平距离。 测量井深（测深）：井口至井眼某点的轨迹长度。 Ａ点测量井深：Ｌ＝ＯＡ 定向井的有关概念 Ａ点水平位移 SA A O * * 6 方位角θ： 井眼轴线在水平面上投影的切线与正北方向的夹角(以正北方向为始边，顺时针方向旋转)。 7 井底水平位移S： 井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。 Ｏ Ａ Ｂ Ｎ Ｅ fA fB Ａ点水平位移：ＳA＝OA * * 测深Ｄm：井口至井眼某点的轨迹长度。 垂深Ｄ：井眼轴线上某测点至井口的垂直距离。 井斜角αi ：井眼轴线的切线与铅垂线的夹角。 方位角ψ ：井眼轴线在水平面上的投影的切线与正北方向的夹角。 井底闭合方位角Ψh ：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。 井底水平位移Sh：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。 D完钻井底 * * 井底水平投影长度S0D 二、井斜的危害 井深会被歪曲，地质资料不真实，甚至会漏掉油、气层； 由于实际钻开点和设计点偏离较远，可能会打乱油、气田的开发方案，降低原油采收率。 起下钻困难，钻柱工作条件恶化，还会造成粘附卡钻、键槽卡钻等复杂情况。 固井时，下套管遇阻，套管不能居中，固井质量难以保证。 会对以后的采油、修井等作业带来困难。 * * 三、井斜的标准 井身质量要求　按(SY5251-91)标准执行 井 深 m 最大井斜角(°) 全角变化率 (°)/25m 井底水平位移 m 平均井径 扩大率% 井斜测量 间距要求 0--2000 ≤3° ≤2°10′ 50 15 25m --3000 ≤5° ≤2°10′ 80 15 --4000 ≤6° ≤2°30′ 120 12 --4450 ≤7° ≤3° ≤175 10 * * 1、地质因素对井斜的影响 （1）地层几何产状（地层倾角）和地层可钻性各向异性因素 沉积岩特性：垂直层面方向的可钻性高，平行层面方向的可钻性低。 钻头总是沿着阻力小的方向钻进。 四、井斜的原因 地质因素、钻具因素、钻进技术措施、井眼扩大、设备安装质量等。 * * 地层可钻性的各向异性导致井斜 * * （2）地层倾斜、软硬交错的影响 地层倾斜且软硬交错，钻头偏向垂直地层层面方向 钻头在上倾侧先接触到硬岩石，在下倾侧仍为软岩石。这样在钻压作用下，由于上倾侧岩石的硬度大，可钻性差，钻头吃入地层少，钻速慢，而在下倾侧，可钻性好，吃入地层多，钻速快，因此，井眼向上倾侧偏斜。 * * 2、钻具因素 主要原因是钻具的倾斜和弯曲： ? 引起钻头倾斜，造成钻头受力不平衡，在井底形成不对称切削； 使钻头受侧向力作用，产生侧向切削。 * * 导致钻具倾斜和弯曲的原因： ? 钻具和井眼有一定的空隙 ? 钻压的作用，钻柱受压靠近井壁或发生弯曲　　　　　　　　　　 　　　（“轻压吊打”） ? 钻具本身的弯曲，转盘安装不平