5钻井工程理论与技术_第5章井眼轨道设计与轨迹控制.ppt

井眼轨道设计与轨迹控制 井眼轨道：是指在一口井钻进之前人们预想的该井井眼轴线形状。 井眼轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。 19世纪末 打直井 20世纪20年代末 直井防斜技术 20世纪30年代初 打定向井 定向井的应用 (1)地面环境条件的限制：地面上的高山，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：对于断层遮挡油藏，薄油层， 侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井是定向井的新种类； (3)处理井下事故的特殊手段。 第一节 井眼轨迹的基本概念 一、轨迹的基本参数 二、轨迹的计算参数 三、轨迹的图示法 一、轨迹的基本参数 (1)井深（Dm），又称斜深 (2)井斜角（α），单位为度 (3)井斜方位角（Φ） (1)井深 （Dm） (1)井深 （Dm）： 井深定义：指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(Measure Depth)，井深常以字母Dm表示，单位为米(m)。 井深的增量称为井段，以ΔDm表示。二测点之间的井段称为测段。一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。 (2)井斜角： 定义：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。井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。显然，井眼方向线与重力线都是有向线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。 井斜角：α表示，单位为度(o)。 井斜角的增量：以Δα表示。 AB井段井斜角增量为Δα＝αB - αA 。 (3)井斜方位角： 定义：某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线。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，即井眼方位角。 注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。 井斜方位角常以字母Φ表示，单位为度(o)； 井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以ΔΦ由表示。 ΔΦ＝ΦB - ΦA “方向”与“方位”的区别 方位线是水平面上的矢量，包括：方位、方位线、方位角。 方向线则是空间的矢量。包括：方向和方向线，则是在三维空间内(当然也可能在水平面上) 二、轨迹的计算参数 (1)垂直深度，简称垂深； (2)水平投影长度，简称水平长度或平长； (3)水平位移，简称平移； (4)平移方位角； (5) N坐标和E坐标； (6)视平移，亦称投影位移； (7)井眼曲率，狗腿严重度、全角变化率。 (1)垂直深度 垂直深度：简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离，垂深常以字母D表示 ； 垂深的增量称为垂增，垂增以ΔD表示 。 垂增ΔD＝DB—DA (2)水平投影长度 水平投影长度：简称水平长度或平长，是指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。平长以字母上Lp表示，平增以ΔLp表示。 平长和平增在图5—4中是指曲线的长度。 (3)水平位移 水平位移：简称平移，指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线称为平移方位线。水平位移常以字母S表示。如图5—5所示。 在国外将水平位移称作闭合距。而我国油田现场常特指完钻时的水平位移为闭合距。 (4)平移方位角 平移方位角：指平移方位线所在的方位角，即以正北方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角度，常以字母θ表示。如图5—5所示。 在国外将平移方位角称作闭合方位角。而我国油田现场常特指完钻时的平移方位角为闭合方位角。 (5)N坐标和E坐标 N坐标和E坐标：是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。此水平面坐标系有两个坐标轴，一是南北坐标轴，以正北方向为正方向；一是东西坐标轴，以正东方向为正方向。 如图5—4所示，A、B二点的水平坐标分别为NA、EA和NB、EB。水平坐标可以有增量，以ΔN、ΔE表示。 (6)视平移 视平移：亦称投影位移，是水平位移在设计方位线上的投影长度。视平移以字母V表示。 如图5—5所示，A、B二点的视平移分别为VA、VB。 当实钻轨迹与设计轨迹偏差很大时甚至背道而驰时，视平移可能成为负值。 (7)井眼曲率 井眼曲率：指井眼轨迹曲线的曲率。有人称作“狗腿严重度”，“全角变化率”。 由于实