第3章 井眼轨迹预测方法.ppt

第3章 井眼轨迹预测方法 井眼轨迹预测的外推法 工具造斜率的预测方法 给定造斜率的井眼轨迹预测方法 钻头与地层相互作用模型简介 一、井眼轨迹预测的外推法 外推法是根据目前的井眼轨迹发展变化规律和趋势预测未知井眼轨迹的方法。 外推法主要适用于井内钻具组合没有更换、钻进方式和条件没有改变时井眼轨迹预测。 主要方法有： 自然参数曲线外推法 圆柱螺线外推法 斜面圆弧外推法 恒装置角曲线外推法 自然参数曲线外推法认为已钻井眼的轨迹变化规律是井斜变化率和方位变化率均保持常数，并且这种趋势还将保持下去。 自然参数曲线外推法主要适用于存在方位漂移井段的井眼轨迹预测。 自然参数曲线外推法的关键是： 如何获取井斜变化率和方位变化率？ 井斜变化率和方位变化率确定后如何预测轨道？ 第一步：计算井斜变化率和方位变化率 分别计算出最近1~3个测段内井斜变化率和方位变化率，然后取其算术平均值作为预测用的井斜及方位变化率。 第二步：根据井斜及方位变化率预测井眼轨迹 圆柱螺线外推法认为已钻井眼的轨迹是一条等变螺旋角的圆柱螺线，即在垂直剖面图和水平投影图上均为圆弧，并且这种趋势还将保持下去。 圆柱螺线外推法主要适用于转盘钻进井段的井眼轨迹预测。 圆柱螺线外推法的关键是： 如何获取圆柱螺线在垂直剖面图和水平投影图上的曲率？以及曲率确定后如何预测轨道？ 第一步：计算垂直剖面图上井眼轨迹曲率KH和水平投影图上井眼轨迹曲率KA 分别计算出最近1~3个测段内KH和KA ，然后取其算术平均值作为预测用的KH和KA 。 第二步：根据KH和KA预测井眼轨迹 斜面圆弧外推法认为已钻井眼的轨迹是一斜平面上的圆弧线，并且将来的轨道仍然在该斜平面圆弧上。 斜面圆弧外推法主要适用于保持造斜工具面不变时动力钻具定向钻进井段的井眼轨迹预测。 斜面圆弧外推法的关键是： 如何获取斜面圆弧的曲率及其法线矢量？ 在曲率和法线矢量确定后如何预测轨道？ 自然参数曲线、圆柱螺线和斜面圆弧都是三自由度曲线，当给定曲线的两个特征参数和曲线段长后，就可以计算出预测点各参数。 自然参数曲线和圆柱螺线的两个特征参数分别为K?、K?和KH、KA，且特征参数在曲线的任意点上均保持不变，所以可以用平均法求其特征参数。 斜面圆弧的两个特征参数是圆弧的曲率K和斜平面对应的装置角?，与前面两种曲线不同的是圆弧的特征参数?在斜面圆弧的不同位置处是不一样的，这就使得无法用平均法求其特征参数。 虽然斜面圆弧的特征参数?在斜面圆弧的不同位置处是不一样的，但斜面圆弧的斜平面法线矢量却是不变的，因此，我们以斜面圆弧的单位法线矢量和曲率作为其两个特征参数，通过计算最近1~3个测段内曲率K和单位法线矢量 ，然后取其平均值作为预测用的K和 。 第一步：计算斜面圆弧的曲率K和单位法线矢量 第二步：根据K和单位法线矢量 预测井眼轨迹 要预测井眼轨迹，需先知道预测点处的井眼方向单位矢量 第二步：根据K和单位法线矢量 预测井眼轨迹 当预测点 j 处井眼方向单位矢量确定后，就可以计算出预测点出的井斜角?j和方位角?j 。 第二步：根据K和法线矢量 预测井眼轨迹 当预测点 j 处井斜角?j和方位角?j 确定后可以按下式计算其它参数。 恒装置角曲线外推法认为已钻井眼的轨迹是一条井眼曲率不变、装置角恒定的曲线（即恒装置角曲线），并且将来的轨道仍然在该曲线上。 恒装置角曲线外推法主要适用于保持装置角恒定时动力钻具定向钻进井段的井眼轨迹预测。 恒装置角曲线外推法的关键是： 如何获取恒装置角曲线的曲率及其装置角的大小？ 在曲率和装置角确定后如何预测轨道？ 第一步：计算恒装置角曲线的曲率K和装置角? 第二步：根据K和?预测井眼轨迹 自然参数曲线、圆柱螺线和恒装置角曲线的井斜变化率都是恒定的，方位变化率分别为恒定、随井斜角增大而增大、随井斜角增大而减小。 四种曲线中，只有斜面圆弧和恒装置角曲线的曲率是恒定的，自然参数曲线和圆柱螺线的曲率都是随井斜角增大而增大。 工具造斜率是指某种工具钻出的井眼曲率大小 工具造斜率的预测在上个世纪八、九十年代曾是井眼轨迹预测和控制的焦点之一，因为一旦工具造斜率分析准了，井眼轨迹的预测和控制就变得易如反掌。但后来…… 目前，有代表性的预测方法有： 测斜数据反算法 三点定圆法（Three Point Geometry） 平衡曲率法（Balance Curvature） 就是根据实钻轨迹数据反算出工具的造斜率。 得到的造斜率只能用于具有相同底部钻具组合且钻进方式和条件基本不变的井眼轨迹预测。 利用测斜数据反算工具造斜率同斜面圆弧外推法求井眼曲率的方法是一样的。 测斜数据反算法只是反算工具造斜率，在不同的装置角下，其预测的井眼轨迹就不一样。这点与斜面圆弧或恒装置角外推法是不同的。 三点定圆法是美国H.