定向井的轨迹控制技术.ppt

定向井的轨迹控制 定向井轨迹控制基本概念 1. 要求：在实钻过程中，设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。 2. 实质：井眼轨迹控制，的实质，就是不断地控制井眼的前进方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角来表示的。 3. 井眼方向控制内容： 井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜； 井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位； 定向井轨迹控制的主要做法 第一阶段:打好垂直井段 垂直井段打不好，将给造斜带来很大的困难。 要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井斜角尽可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法进行轨迹控制，而且比打直井要求更高，因为定向井垂直井段的施工质量是以后轨迹控制的基础。 定向井轨迹控制的主要做法 第二阶段：把好定向造斜关 这是增斜井段的一部分，但它是从垂直井段开始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以称为“造斜”；由于垂直井段没有井斜方位角，所以开始造斜时需要“定向”。如果定向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹控制造成巨大困难。所以，定向造斜是关键，一定要把好这一关。 现代的定向造斜，除套管开窗侧钻还使用变向器外，几乎全是使用动力钻具造斜工具。造斜井段的长度，一般是以井斜角达到可以使用转盘钻的扶正器钻具组合继续增斜为准。这个井斜角大约为8° 至10°。 定向井轨迹控制的主要做法 第三阶段：跟踪控制到靶点 从造斜段结束，至钻完全井，都属于跟踪控制阶段。人们常说的轨迹控制实际多指这一阶段。 一.跟踪控制的主要工作内容： 1.适时进行轨迹测量和轨迹计算： 测量仪器的选择；测量密度和测点密度的选择； 根据轨迹计算结果，提出下步轨迹控制要求； 2.做好造斜工具的装置方位计算： 装置角的计算； 动力钻具反扭角的计算； 3.精心选择、使用造斜工具和下部钻具组合： 工具或组合的结构选择； 造斜工具或下部组合的性能预测： 凭经验预测； 使用软件预测； 造斜工具的井下定向； 定向井轨迹控制的主要做法 二.跟踪控制需遵循的几条原则： 1.既要保证中靶，又要加快钻速。 这一阶段的任务是在实钻过程中，不断了解轨迹的变化发展情况，不断地使用各种造斜工具或钻具组合，使实钻轨迹离开设计轨迹“不要太远。“不要太远”一词的意义在于，一方面如果“太远”就可能造成脱靶，成为不合格井；另一方面如果始终要求实钻轨迹与设计轨迹误差很小，势必要求非常频繁地测斜，频繁地更换造斜工具，必将大大地拖延时间，增加成本，而且还有可能造成井下复杂情况，得不偿失。 定向井轨迹控制的主要做法 2.尽可能多的使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制。 这是因为转盘钻的钻速比动力钻具要高。所以在造斜段结束之后，一般都换用转盘钻继续增斜，并在需要稳斜和降斜的时候，仍然使用转盘钻来完成。只有在下列两种情况下，才使用动力钻具进行控制： (1)．使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时，改用动力钻具造斜工具进行强力增斜或降斜； (2)．转盘钻扶正器组合不能控制方位，而且在钻进中常常出现方位偏差。当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时，必须使用动力钻具造斜工具来完成扭方位。 定向井轨迹控制的主要做法 3.尽可能利用地层的自然规律。 种种地层因素导致钻头的不对称切削，或引起井斜变化，或引起方位漂移： 地层可钻性的各向异性：平行层面方向与垂直层面方向，地层可钻性不同。 沿垂直地层层面方向，可钻性发生变化； 沿平行地层层面方向，可钻性发生变化； 在轨道设计和轨迹控制过程中，尽可能利用这些自然规律，减少利用工具进行控制的时间。 造斜工具简介动力钻具造斜工具 动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。常用前两种。 位置：在钻铤和钻头之间。钻井液循环驱动。 动力钻具以上整个钻柱都不旋转，对定向造斜非常有利。 结构由三种: 动力钻具带弯接头； 弯外壳动力钻具； 动力钻具带偏心垫块； 造斜工具简介转盘钻造斜工具 射流钻头： 工作三部曲： 定向喷射，大水眼冲出“斜窝”；适当加压使钻头进入“窝”内，继续喷射； 边喷射，上下活动钻柱，扩大“斜窝”，并对井底造成冲击； 旋转钻进，钻出弯曲井眼； 适用地层：软地层； 需要给大水眼喷嘴定向。 造斜工具简介转盘钻造斜工具 槽式变向器： 造斜过程： 定向安置槽式变向器； 加压剪断销钉，旋转钻进钻出导眼； 起钻并起出槽式变向器； 更换扩眼钻头，扩大导眼； 每安置一次，只能使井斜增加一个导斜角大小的角度。 造斜工具简介转盘钻造斜工具 对抗器： 作用：可在小范围内改变井斜方位 结构： 体部为一根短钻铤；形状如图； 上下两个瓦片，用小轴相连，并被固定在体部的纵向沟槽内。 改变瓦片宽度，可以实现增方位或减方位； 造斜工具简介转盘钻造斜工具 套筒形变向器： 只能在小范围内改变井眼方位。 结构： 心轴与钻头、钻铤连接； 心轴外有