钻井轨迹控制基础知识详解.ppt

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。 概述： 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° 。 (4) 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。 我国将完钻时的水平位移称为闭合距。 二．轨迹的计算参数 (4) 平移方位角θ ： 平移方位线所在的方位角。 (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: 狗腿角（γ）的计算： Lubinski公式： 钻井行业标准计算公式： 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： 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。 三．井眼轨迹的图示法 １．水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点、Ｎ坐标轴、Ｅ坐标轴。 表达的参数：Ｎ坐标值、Ｅ坐标值、水平位移S、 水平长度Lp、闭合距、井斜方位角φ、 平移方位角θ、闭合方位角。 2．垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、水平长度Lp、井深Dm、井斜角α 。 第二节 轨迹测量及计算 目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。 一．测斜方法 1、测斜仪分类 按