钻井工程第5章.ppt

第五章 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：是使井眼沿某一轨迹钻达预定目标的过程。 井斜控制：是使井眼按规定的限制条件钻进的过程， 　　　　　而这些限制条件与井斜角＼偏离垂直方 　　　　　向的水平距离或二者有关 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：增加油层穿越面积，提高产量和采收率（水平井）；适应井下地质条件，节省钻井时间。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（救援井、侧钻井）。 (4)减小地面井场占用面积，节省投资（丛式井、多底井）。 所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。 轨迹测量就是“测斜”。 目前常用的测斜方法并不是连 续测斜，而是每隔一定长度的 井段测一个点。这些井段被称 为“测段”，这些点被称 为“测点”。 井眼曲线的表示方法： 垂直平面（井斜平面） 与水平平面 垂直平面上： 每一点的井深与空间井眼的井深一样,每一点的井斜角与与空间井眼对应的井斜角一致。（不是直接投影） 水平面上： 为空间井眼的水平投影 (1)井深（Dm），又称斜深： 井深指井口(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（Inclination,Inc.） 井斜角（α），单位为度：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。井斜角的增量：以Δα表示。AB井段井斜角增量为Δα＝αB - αA 。 井斜变化率 ：井斜角对井深的变化率，即钻过单位井深井斜角的变化。度/30米(build rate,drop rate) (3)井斜方位角（Φ）： 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。井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角：ΔΦ＝ΦB - ΦA 方位变化率：方位角对井深的变化率，即钻进单位井段，方位角的变化，度/30米walk rate 注意“方向”与“方位”的区别。 方位线是水平面上的矢量，而方向线则是空间的矢量。只要讲到方位、方位线、方位角，都是在某个水平面上；而方向和方向线则是在三维空间内（当然也可能在水平面上）。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的方向线。该点的井眼方位线则是该点井眼方向线在水平面上的投影。 需要注意的是，目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的。磁北方位与正北方位并不重合而是有个夹角，称为磁偏角。磁偏角又分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在正北方位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北方位线的西面。用磁性测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角。 基本参数：测斜仪器在每个测点上测得参数（井深、井斜角和井斜方位角）。 计算参数：根据基本参数计算出来的参数。 (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 D 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 ； True vertical depth(TVD) 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 Lp ： 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