《钻井5-井眼轨道设计与控制》.ppt

一、 基本概念(一)井眼轨迹的基本要素 井深 井斜角 井斜方位角 磁偏角 垂深 平长 水平位移 平移方位角 N坐标和E坐标 井眼曲率 全角变化率 基本要素 油气井：以勘探开发石油和天然气为目的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。 井眼轴线:井眼中心线。 井眼轨道:表示井眼轴线形状的图形。 基本要素 假设井眼轨迹是一条空间曲线，则可以用空间直角坐标系来描述。选取笛卡尔坐标系ＯＮＥＤ。原点Ｏ选在井口处；Ｎ轴指向正北,单位矢量为ｉ；Ｅ轴指向正东，单位矢量为ｊ；Ｄ轴垂直向下，单位矢量为ｋ。 (一)井眼轨迹的基本要素 (2) 井斜角(α)： (3) 井斜方位角φ (3)井斜方位角φ： 二．轨迹的计算参数 (7) 井眼曲率K（“狗腿严重度”、“全角变化率”）： （二）轨迹图示法１、水平投影图 3、垂直剖面图 垂直投影图与水平投影图 垂直剖面图与水平投影图 井身剖面由直井段、造斜段、稳斜段、增斜段、降斜段和水平段组合而成。 直井段:设计井斜角为零度的井段。 造斜点（Ｄｋｏｐ）:开始定向造斜的位置称为造斜点。通常以该点的井深来表示。 造斜率（Ｒｂ）:造斜工具的造斜能力,即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。 造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。 稳斜段:井斜角保持不变的井段。 降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。 水平段：井斜角大于86度的井段。 井身剖面及精度控制 目标点:设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点。通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。 靶区及靶区半径（ｒｔ）:包含目标点在内的一个区域称为靶区。在一般油气井中，靶区半径为允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离,靶区为在目标点所在的水平面上,以目标点为圆心,以靶区半径为半径的一个圆面积。 安全控制圆锥（柱）:以设计井眼轴线为中心,所限定的圆锥（柱）空间。  靶心距（ｓｔ）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离。 误差椭球:由测量和计算误差引起的井底位置不确定性所构成的以井底为中心的椭球体。 目标点和误差椭球 直井和定向井的靶区和控制圆锥 二、各参数之间的数学关系 (一)基本参数 在石油工程中，井眼轨道参数是通过下入井眼内的测斜仪器测出的，它测出的是一系列离散井深点所对应的井斜角和方位角，通过它们可以确定出其它参数，所以将它们称为基本参数。 (二)坐标参数 用于描述井眼轨道的空间位置。主要有北坐标，东坐标，垂直深度。 (三)挠曲参数 描述井眼轨道的弯曲和扭转程度。主要有曲率和挠率。 (四)坐标参数与基本参数的关系 定向井可分为 ：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。 普通定向井:在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的 定向井。 大斜度井:在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。 丛式井:在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组,其中可含一口直井。 多底井:一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。 斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的,自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。  一井双探 薄油层开发 四、 井眼轨道设计的原则和方法 （一）、 井眼轨道的类型 （二） 、设计井眼轨道的原则 （三） 、井眼轨道设计中有关因素的选择 （四） 、井眼轨道类型的选择 （一）、井眼轨道的类型 按设计井眼轨道在空间直角坐标系中的形状,可分为二维井眼轨道和三维井眼轨道。 二维井眼轨道是指设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的井眼轨道。 三维井眼轨道是指在设计的井眼轴线上,既有井斜角变化,又有方位角变化的井眼轨道。 １.二维井眼轨道 二维井眼轨道组成 垂直井段、 增斜井段、 稳斜井段 降斜井段  井眼轨道的类型 ２.三维井眼轨道 三维井眼轨道设计用于绕障井和现场待钻修正井眼轨道设计。若在地面井口位置与设计目标点之间的铅垂平面内,存在着井眼难于直接通过的障碍物(如已钻的井眼、岩丘、气顶等），则设计的井眼轨道需要绕过障碍物到达目标点。在钻进过程中，井眼轨道总是要偏离设计井眼轨道，为了保证钻达目标点，必须时刻修正钻进参数；此时由于井底的方位角与设计的方位角不一致，必须进行三维轨道设计。 （二）、设计井眼轨道的原则 （1）根据油气田勘探开发要求,保证实现钻井目的。 （2）根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油气产量和采收率，改善投资效益。 （3）在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，有利于钻