第五章 两维定向井的设计.doc

第五章 两维定向井的设计 第一节 常规两维定向井井身剖面设计原则 两维定向井是指设计的井眼轴线只是在某一个给定的铅垂面内变化，即设计的井眼轴线只有井斜角的变化，没有方位角的变化。 井身剖面的设计原则 1、应能实现钻定向井的目的 2、应尽可能利用地层的自然造斜规律 3、应有利于采油工艺的要求 4、应有利于安全、优质、快速钻井 这方面要考虑以下几个问题： （1）选择合适的井眼曲率； （2）选择易钻的井眼形状； （3）选择适当的造斜点； （4）设计井身剖面形状应与井身结构同时考虑。 第二节 常规两维定向井井身剖面设计 井身剖面设计的条件、内容和步骤 一、设计条件 一般情况下，给定的设计条件有：地面井位坐标、地下目标点坐标和目的层垂直深度和井底位置。根据这些基本数据，通过坐标换算，可计算出设计方位角和设计水平位移。 坐标换算方法如下： X 地理北 ΔY b目标点（Xb、Yb） Φ ΔX S a井口（Xa、Ya） O Y 地理东 给定地面井位坐标即井口坐标（Xa、Ya），地下目标点坐标（Xb、Yb）和目标层垂直深度H 坐标换算公式如下： S=（ΔX2 +ΔY2）1/2 （4-1） tg-1|ΔY /ΔX | Φ在第Ⅰ象限 Φ= 180o- tg-1|ΔY /ΔX | Φ在第Ⅱ象限 （4-2） 180o+ tg-1|ΔY /ΔX | Φ在第Ⅲ象限 360o- tg-1|ΔY /ΔX | Φ在第Ⅳ象限 式中：S — 设计水平位移 Φ — 设计方位角 ΔX= Xb - Xa，为目标点地理北坐标与井口地理北坐标的差值 ΔY= Yb –Ya 为目标点地理东坐标与井口地理东坐标的差值 例：已知某井井口坐标： 纵 4293466.8 横8 井底坐标： 纵 4292770 横 求其方位角和水平位移？ 解：ΔN=N底- N口=4292770-4293466.8=-696.8 ΔE= E底- E口20546701.8=-191.8 该井设计方位Φ=180o+ tg-1|ΔY /ΔX |=195.5o 水平位移 S=（ΔN2 +ΔE2）1/2 =723m 二、井身剖面设计的内容和步骤 1、选择剖面类型； 2、确定增斜率和降斜率，选择造斜点； 3、求得剖面上的未知参数，一般情况下这个未知参数是全井最大井斜角αm； 4、进行井身计算，包括各井段的井斜角、垂深、水平位移、井斜方位角（三维剖面）及井深； 5、作垂直投影图和水平投影图，必要时绘出控制安全圆柱； 三、常规两维定向井井身剖面设计 常规两维定向井的剖面形状主要有两种，一种是“直—增—稳”剖面，在我国现场上称为“三段制剖面”，此种剖面又可分为低造斜点和高造斜点两类，稳斜段的长度也可长可短，甚至可以没有稳斜段，这主要根据设计的条件和要求而定。 另一种是“直—增—稳—降—稳”剖面，现场上称之为“五段制剖面”。 虽然实际所用的剖面类型很多，但它们都只是这两种剖面演变而来的，我们也可以说“三段制”剖面是“五段制剖面”的一种特殊情况。这样，我们就可以用“五段制剖面”作为所有常规两维定向井剖面的代表。如果能设计出“五段制剖面”，其它常规剖面都可以迎刃而解。五段制剖面的设计方法目前主要有三种：作图法、查图法和解析法。下面介绍解析法设计井身剖面。 前面我们讲过，五段制井身剖面可以作为所有常规井身剖面的代表，所以我们就以五段制井身剖面来推导最大井斜角的计算公式。 如下图所示， 在直角三角形Δkfg中， fg AO AO tgαm = = = kg aj-ak-gj HO-( R1 + R2 )tg(αm/2) 令R1 + R2 =