4定向井設計

1、定向井設計,中海油田服務有限公司--邢忠璽,定向井培訓材料—邢忠璽,定向井設計原則,根據(jù)油田勘探、開發(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 應有利于鉆井、采油和修井作業(yè) 應盡可能選擇比較簡單的剖面類型,定向井培訓材料—邢忠璽,設計依據(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 設計井的基本設計數(shù)據(jù),定向井培訓材料—邢忠璽,2.2 定向井設計,平

2、臺位置選擇 總位移最少 總井深最少 盡量降低最大井斜角，反之,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.1平臺位置,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,造斜點的選擇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,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,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、對于“S”井眼，通常降斜率1~2度/30米2、如降斜后仍然要鉆長的井段，降斜率還要小，以免鍵槽卡鉆,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,最大井斜角1、一般定向井20~60度，電測、完井容易2、大于60度電測、完井困難,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,導角（方位預留角）1、定義：實際造斜時的方位與設計方位的差值2、利用地層的自然漂移趨勢來預

4、留3、根據(jù)鉆具組合和鉆頭形狀而留4、自定向井成立以來最大方位預留角２８度，并成功進靶5、但叢式井對方位預留角有限制圓柱，以免井眼碰撞,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,狗腿嚴重度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,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.2 定向井設計,儀器干擾信號1、鉆具 2、鄰井套管3、泥漿泵 4、通訊設備5、泥漿介質(zhì) 6、泥漿馬達,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.3軌跡設計與計算,剖面類型選擇 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、定向井剖面類型：“J”型、 “S”型：“水平井” 2、“J”型：剖面簡單、易操作 3、“S”型： 4、水平井,,,,,kop,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.3 軌跡設計與計算,井身剖面的設計： 有三種：作圖法、查圖法、解析法1、解析法：由于計算機的迅速普及且精度高，解析法為廣泛應用。 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,定向井培訓材料—邢忠璽,,2、作圖： 已知條件：靶點垂深位移 a.選擇造斜點 b.工具造斜率 計算曲率半徑 c.畫弧與直井段相切 d.過靶點與弧相切3、查圖法：,,定向井培訓材料—邢忠璽,(6)測各段的參數(shù),2.2.3軌跡

8、設計與計算,,,,,,,O,,,,,,,,,2.作圖法原理（對垂直投影）,(1) 定造斜點。作平行線，按井斜 半徑畫園，作造斜段。,(2)定井底。定進油層段，定最下一個穩(wěn)斜點。,(3)按減斜半徑畫園，作減斜段。,(4)畫兩園的切線，作穩(wěn)斜段。,(5)測最大造斜角,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2解析法關鍵點：①f點的建立②S0=R2+hO2,第二節(jié) 定向井井身剖面設計,,,,,,,O,a,b,c,d,,,,,,,,,,,

9、?m,,,K,j,O2,,,So,,,,定向井培訓材料—邢忠璽,第二節(jié) 定向井井身剖面設計,定向井培訓材料—邢忠璽,作方位圖,第二節(jié) 定向井井身剖面設計,,,,,N,E,?,定向井培訓材料—邢忠璽,第二節(jié) 定向井井身剖面設計,,基本概念井身剖面設計原則造斜點井眼曲率最大井斜角剖面類型設計方法,小結(jié)：,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.3軌跡設計與計算,井眼軌跡的計算方法：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)場常使用的方法1、鉆臺使用計算器時，一般用平均角法2、交報告用計算機時，最小曲率半徑法,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.3.1平均角法,此法認為兩相鄰測點之間的井眼為一直線，該直線的井斜角a和方位角q等于上下兩測點相應角度的算術(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,定向井培訓材料—邢忠璽,2.2.3.1曲率半徑法,此法認為兩相鄰測點之間的井段為為一段圓弧曲線，整個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),定向井培訓材料—邢忠璽,三、主要計算方法（腳標1表示上測點、角標2表示下測點）1、平均角法 此法認為：兩測點間的測段為一直線，該直線的方向為上、下二測點處井眼方向的“平均方向”。已知：?1、?1、?2、?2、?L,第三節(jié) 實際井眼軸線的計算和繪制,,1,2,,,,,,?1,?2,定向井培訓材料—邢忠璽,第三節(jié) 實際

14、井眼軸線的計算和繪制,測段計算： 測點計算：,,1,2,,,,,,?1,?2,,,,?H,,? S,,,,,,,,,,?1,?2,,,,,,,? N,?E,,定向井培訓材料—邢忠璽,2、平衡正切法不準確，目前少采用,第三節(jié) 實際井眼軸線的計算和繪制,,,,,,,,定向井培訓材料—邢忠璽,3、園柱螺線法（曲率半徑法）假設： 兩測點間的井段是一條等變螺旋角（d?/dL=常數(shù)）的園柱螺線，螺線在兩端點處與上、下二測點

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) 實際井眼軸線的計算和繪制,定向井培訓材料—邢忠璽,,將柱面展開為平面：,第三節(jié) 實際井眼軸線的計算和繪制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,N,E,S,H,dh,ds,定向井培訓材料—邢忠璽,3、園柱螺線法（曲率半徑法）,第三節(jié) 實際井眼軸線的計算和繪制,定向井培訓材料—邢忠璽,,4、最小曲率法該法假設：兩測點間的

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