4定向井設(shè)計(jì)

1、定向井設(shè)計(jì),中海油田服務(wù)有限公司--邢忠璽,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,定向井設(shè)計(jì)原則,根據(jù)油田勘探、開(kāi)發(fā)部署的要求，保證安全鉆井 要有利于提高油氣產(chǎn)量和采收率 應(yīng)有利于鉆井、采油和修井作業(yè) 應(yīng)盡可能選擇比較簡(jiǎn)單的剖面類(lèi)型,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,設(shè)計(jì)依據(jù),鉆井目的及采用的鉆井方式 工藝裝備 條件及技術(shù)水平 目的層的厚度、產(chǎn)狀 設(shè)計(jì)井的基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2 定向井設(shè)計(jì),平

2、臺(tái)位置選擇 總位移最少 總井深最少 盡量降低最大井斜角，反之,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.1平臺(tái)位置,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),造斜點(diǎn)的選擇1、選擇地層均一，可鉆性好的地層2、KOP在前一層套管鞋以下50米，套以免損壞套管鞋3、初始造斜的準(zhǔn)確性非常重要4、大于25度的定向井方位易控制,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),造斜率選擇1、大斜度大位移定向井：2~3度/30米2

3、、一般叢式井3 ~5度/30米3、造斜率要均勻降斜率1、對(duì)于“S”井眼，通常降斜率1~2度/30米2、如降斜后仍然要鉆長(zhǎng)的井段，降斜率還要小，以免鍵槽卡鉆,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),最大井斜角1、一般定向井20~60度，電測(cè)、完井容易2、大于60度電測(cè)、完井困難,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),導(dǎo)角（方位預(yù)留角）1、定義：實(shí)際造斜時(shí)的方位與設(shè)計(jì)方位的差值2、利用地層的自然漂移趨勢(shì)來(lái)預(yù)

4、留3、根據(jù)鉆具組合和鉆頭形狀而留4、自定向井成立以來(lái)最大方位預(yù)留角２８度，并成功進(jìn)靶5、但叢式井對(duì)方位預(yù)留角有限制圓柱，以免井眼碰撞,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),狗腿嚴(yán)重度1、定義：描述井眼軌跡全角變化的尺度2、公式：cos Dog-leg=(cos(inc1)*cos(inc2)+sin(inc1)*sin(inc2)*cos(direction change))3、狗腿嚴(yán)重度大，易產(chǎn)生鍵槽卡鉆、鉆具

5、易產(chǎn)生疲勞破壞,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設(shè)計(jì),儀器干擾信號(hào)1、鉆具 2、鄰井套管3、泥漿泵 4、通訊設(shè)備5、泥漿介質(zhì) 6、泥漿馬達(dá),定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.3軌跡設(shè)計(jì)與計(jì)算,剖面類(lèi)型選擇 選擇井剖面不是一件容易的事，必須考慮：地質(zhì)條件、套管程序、目的層的

6、位置、及鉆井技術(shù)水平 1、定向井剖面類(lèi)型：“J”型、 “S”型：“水平井” 2、“J”型：剖面簡(jiǎn)單、易操作 3、“S”型： 4、水平井,,,,,kop,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.3 軌跡設(shè)計(jì)與計(jì)算,井身剖面的設(shè)計(jì)： 有三種：作圖法、查圖法、解析法1、解析法：由于計(jì)算機(jī)的迅速普及且精度高，解析法為廣泛應(yīng)用。 R1=1/k1 ; R1=1/k2;Amax=2arctg((Ho-(Ho^2+Ao^2-2

7、Ro*Ao)^.5)/(2Ro-Ao);Ho=Ht-Hv+R2*sinA;Ao=At+R1-R2*cosARo=R1+R2,五段式軌道,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,,2、作圖： 已知條件：靶點(diǎn)垂深位移 a.選擇造斜點(diǎn) b.工具造斜率 計(jì)算曲率半徑 c.畫(huà)弧與直井段相切 d.過(guò)靶點(diǎn)與弧相切3、查圖法：,,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,(6)測(cè)各段的參數(shù),2.2.3軌跡

8、設(shè)計(jì)與計(jì)算,,,,,,,O,,,,,,,,,2.作圖法原理（對(duì)垂直投影）,(1) 定造斜點(diǎn)。作平行線，按井斜 半徑畫(huà)園，作造斜段。,(2)定井底。定進(jìn)油層段，定最下一個(gè)穩(wěn)斜點(diǎn)。,(3)按減斜半徑畫(huà)園，作減斜段。,(4)畫(huà)兩園的切線，作穩(wěn)斜段。,(5)測(cè)最大造斜角,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2解析法關(guān)鍵點(diǎn)：①f點(diǎn)的建立②S0=R2+hO2,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,,O,a,b,c,d,,,,,,,,,,,

9、?m,,,K,j,O2,,,So,,,,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,作方位圖,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,N,E,?,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,基本概念井身剖面設(shè)計(jì)原則造斜點(diǎn)井眼曲率最大井斜角剖面類(lèi)型設(shè)計(jì)方法,小結(jié)：,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.3軌跡設(shè)計(jì)與計(jì)算,井眼軌跡的計(jì)算方法：1、直線法：正切法和平均角法2、折線法：平衡正

10、切法3、曲線法：圓柱螺旋法（曲率半徑法）、校正平均角法和弦步法現(xiàn)場(chǎng)常使用的方法1、鉆臺(tái)使用計(jì)算器時(shí)，一般用平均角法2、交報(bào)告用計(jì)算機(jī)時(shí)，最小曲率半徑法,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.3.1平均角法,此法認(rèn)為兩相鄰測(cè)點(diǎn)之間的井眼為一直線，該直線的井斜角a和方位角q等于上下兩測(cè)點(diǎn)相應(yīng)角度的算術(shù)平均值公式：Av=(A1+A1)/2 Qv=Q1+Q2)/2 △H= △L

11、cosAv △S= △LsinAv △N= △LsinAv*cosQv △E= △LsinAv*sinQv,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2.2.3.1曲率半徑法,此法認(rèn)為兩相鄰測(cè)點(diǎn)之間的井段為為一段圓弧曲線，整個(gè)井眼就是由許多段曲率半徑不同的圓弧線組成。公式：R12=(L2-L1)/ =(A2-A1) A為弧度

12、 R12=5.73*(L2-L1)/ (A2-A1) A為度 r12=R12(cosA1-cosA2)/(Q2-Q1) r12=R12(cosA1-cosA2)/(Q2-Q1) △H=R12(sinA2-sinA1) △S=R12 (cosA1-cosA2)△N=r12(sinQ

13、2-sinQ1) △E=r12 (cosQ1-cosQ2),定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,三、主要計(jì)算方法（腳標(biāo)1表示上測(cè)點(diǎn)、角標(biāo)2表示下測(cè)點(diǎn)）1、平均角法 此法認(rèn)為：兩測(cè)點(diǎn)間的測(cè)段為一直線，該直線的方向?yàn)樯稀⑾露y(cè)點(diǎn)處井眼方向的“平均方向”。已知：?1、?1、?2、?2、?L,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,,1,2,,,,,,?1,?2,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,第三節(jié) 實(shí)際

14、井眼軸線的計(jì)算和繪制,測(cè)段計(jì)算： 測(cè)點(diǎn)計(jì)算：,,1,2,,,,,,?1,?2,,,,?H,,? S,,,,,,,,,,?1,?2,,,,,,,? N,?E,,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,2、平衡正切法不準(zhǔn)確，目前少采用,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,,,,,,,,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,3、園柱螺線法（曲率半徑法）假設(shè)： 兩測(cè)點(diǎn)間的井段是一條等變螺旋角（d?/dL=常數(shù)）的園柱螺線，螺線在兩端點(diǎn)處與上、下二測(cè)點(diǎn)

15、處的井眼方向相切。園柱螺線的水平投影圖是園弧。園柱螺線的垂直剖面圖是園弧。,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,,將柱面展開(kāi)為平面：,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,N,E,S,H,dh,ds,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,3、園柱螺線法（曲率半徑法）,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,,4、最小曲率法該法假設(shè)：兩測(cè)點(diǎn)間的

16、井段是空間某一平面上的園弧，園弧在兩端點(diǎn)處與上、下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線相切。,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,M,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,① 計(jì)算測(cè)段的狗腿角?和曲率半徑R（用矢量法公式算）② 據(jù)?、R求出弧線的切線長(zhǎng)度1M和M2,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,定向井培訓(xùn)材料—邢忠璽,第三節(jié) 實(shí)際井眼軸線的計(jì)算和繪制,③ 由二切線與重力線的夾角，計(jì)算測(cè)段的垂增?H和二切線