定向井井身剖面設(shè)計

1、第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,基本概念井身剖面設(shè)計原則造斜點井眼曲率最大井斜角剖面類型設(shè)計方法,主要內(nèi)容：,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,目的：選擇滿足要求的井身剖面類型設(shè)計剖面結(jié)構(gòu)參數(shù),井身剖面：well profile 所鉆井眼達到目標(biāo)點的井眼路徑或軌跡。 井身剖面是由各種不同類型的單一形狀空間直線或曲線組成的。,,,,,,,,,,,,,,,,,第二節(jié) 定向井井身剖

2、面設(shè)計,,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,直井段: 井斜角為0造斜點：開始定向造斜的位置增斜段：井斜角隨井深增加的井段定向造斜段：造斜點以下的增斜段穩(wěn)斜段：井斜不變的井段降斜段：井斜角隨井深增加而減小的井段,,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,目標(biāo)點：設(shè)計規(guī)定必須鉆達的地下空間位置。靶 區(qū)：實鉆軌跡允許偏離的區(qū)域。有多種形狀。靶區(qū)半徑：允許實鉆軌跡偏離設(shè)計

3、目標(biāo)點的水平距離。靶心距：實鉆井眼軌跡與靶區(qū)平面的交點與靶點間的距離。,,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,工具造斜率：造斜工具在單位長度井眼能增加的井斜值增斜率：單位長度井眼增加的井斜值降斜率：單位長度井眼降低的井斜值,二、定向井井身剖面設(shè)計的原則1、保證實現(xiàn)鉆定向井的目的根據(jù)不同的定向井鉆井目的對定向井井身剖面進行合理設(shè)計例如：裂縫性油藏：橫穿裂縫薄油層：大斜度或

4、水平井低滲塊狀油層：多底井,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,1、保證實現(xiàn)鉆定向井的目的救援：目標(biāo)層位、靶區(qū)半徑、簡單（快速、經(jīng)濟）,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,,落魚側(cè)鉆：避開落魚、一定水平位移整塊油藏：按開發(fā)井網(wǎng)布置要求,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,,,2、考慮地面條件限制地面條件是確定定向井井位和叢式井平臺位置的重要依據(jù)，還需考慮交通、采油、油氣集輸?shù)确矫娴男枰?第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計

5、,,,3、正確選擇造斜點、井眼曲率、和最大井斜角原則：上述參數(shù)的選擇應(yīng)有利于采油、修井作業(yè)和鉆井施工。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,（1）造斜點的選擇原則：選在比較穩(wěn)定、均勻的地層盡量在軟——中硬地層造斜，并考慮鉆頭類型盡量在方位漂移不大的地層造斜應(yīng)考慮垂深、水平位移、與最大井斜的要求，造斜點高則水平位移大，井斜小、低則相反。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,（2）最大井斜角：45o測井、完井施工難

6、度大、扭方位困難、扭矩大、井壁不穩(wěn)一般15o－45o。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,（3）井眼曲率井眼曲率變化的影響：過?。涸煨本芜^長，增加軌跡控制工作量過大：造成鉆具偏磨、摩阻過大、鍵槽、其它井下作業(yè)（如測井、固井、射孔、采油等）的困難?？刂圃瓌t：定向井中應(yīng)控制其最大值 5o-12o/100m，最大不超過16o/100m。,4、剖面設(shè)計應(yīng)有利于安全、快速鉆進，降低鉆井

7、成本 在滿足鉆井目的前提下，盡量選用比較簡單的剖面類型； 盡量利用地層自然造斜規(guī)律； 盡量利用擁有的造斜工具造斜能力； 盡量使井身軌跡短，盡可能保持較長的直井段。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,三、井身剖面類型的選擇1、常規(guī)二維剖面二維定向井剖面指設(shè)計井眼軸線僅在設(shè)計方位線所在鉛垂平面上變化的定向井剖面。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,特點：造斜點較淺（可減少最大井斜角）使用范圍：靶點較淺、水平位移

8、較大時常采用。 因造斜段完成后井斜角和方位角變化不大，軌跡控制容易，一般井斜角為15o-55o。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,O,A,B,1.1 直、增、穩(wěn)三段制剖面最常用和最簡單的井身剖面。,應(yīng)用范圍： 常用于靶點較深，水平位移較小的定向井、多目標(biāo)井等。特點： 難度較三段制剖面大，主要原因是有降斜段。降斜段會增大扭矩、摩阻（如小水平位移深定向井采用三段制剖面軌跡難控制）。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)

9、計,,,,,,,O,1.2 直、增、穩(wěn)、降、穩(wěn)五段制剖面,,2、特殊二維剖面為了減少摩阻2.1 懸線剖面2.2 拋物線剖面,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,O,,3、三維定向井剖面 三維定向井剖面指在設(shè)計的井身剖面上既有井斜角的變化又有方位角的變化。 常用于在地面井口位置與設(shè)計目標(biāo)點之間的鉛垂平面內(nèi)，存在井眼難以通過的障礙物（如：已鉆的井眼、鹽丘等），設(shè)計井需要繞過障礙鉆達目標(biāo)點。三維繞障設(shè)計糾編三維設(shè)

10、計,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,O,,,,四、定向井井身剖面的設(shè)計方法1、內(nèi)容和步驟（1）掌握原始資料：地質(zhì)要求，地面限制、地質(zhì)剖面、地層造斜規(guī)律、工具能力，鉆井技術(shù)、故障提示、井口及井底坐標(biāo)；,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,（2）確定剖面類型；（3）確定造斜點、造斜率；（4）計算最大井斜角；（5）計算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、水平位移、段長；（6）校核曲率。關(guān)鍵步驟為2與3、4步。設(shè)計方法有：查圖法

11、、作圖法、解析法。國內(nèi)目前均用解析法。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,2、五段制（S型）剖面已知：造斜點井深HV總垂深H、總水平位移A增斜率K1、降斜率k2降斜后穩(wěn)斜段井斜角 垂深增量增量：或水平位移：或者降斜段末端垂深求：各段垂深、水平位移段長、井斜、方位。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c

12、,e,,,H,?e,,,Le,g,R1,R2,,,,A,H,S,,He,d,解析法關(guān)鍵點：① f點的建立② A0和H0的確定,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,g,R1,R2,,,A,H,S,,He,d,,,,,,,,,,?e,?e,,,R2,降斜段末端局部放大示意圖,,Ao,d,,,He,,,,,,

13、A,,,H,,,①給定降斜段末端垂深,e,,,,,,,,,,?e,?e,,,R2,降斜段末端局部放大示意圖,,Ao,d,,,,,,,A,,,H,,,②給定入靶前穩(wěn)斜段長度,,,,Le,e,,如果給定入靶前穩(wěn)斜段長度， H0 、 S0 的計算如下:,,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,Le,g,R1,R2,,,,A,H,S,第二節(jié)

14、定向井井身剖面設(shè)計,,He,T,8.2 Planning the Well Trajectory,,,,N,E,ΦT,,,,,ET,NT,Horizontal View,討論 就是穩(wěn)斜段的長度, 如果 表明存在穩(wěn)斜段如果 , 是虛數(shù), 說明剖面是不存在的

15、，此時需要改變輸入條件., 例如可以調(diào)整kop,k1、k2 等。當(dāng)然，征得地質(zhì)部門的同意，你也可以修改靶點位置。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,討論如果 , 說明穩(wěn)斜段長度為0,剖面中不存在穩(wěn)斜段 . 在這種情況下，最大井斜角的計算公式可以簡化:如果 ,在計算最大井斜角的公式中, 分子和分母都為0。最大井斜角的計算公式應(yīng)該是:,,第二節(jié) 定向

16、井井身剖面設(shè)計,5)剖面分段參數(shù)計算:分段參數(shù)包括井深、井斜角、方位角、垂深、水平位移、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)剖面是由直井段、增斜段、降斜段、穩(wěn)斜段構(gòu)成的分別計算每一段的坐標(biāo)增量（△N, △ E, △ TVD）和井深增量。累計每一段的坐標(biāo)增量（ △ N, △ E, △ TVD）和井深增量△D，得到計算每一段末端的坐標(biāo)（N,E,TVD）和井深D,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計,,,,,,,,DS,,,,DH,α2,,,r,r,DL,,增斜段坐

17、標(biāo)增量計算,,BUR：增斜率，°/30mr: 曲率半徑, mα1: 1點井斜角, radα2: 2點井斜角, radΦ：方位角DH: 垂深增量,mDS: 水平位移增量, m,,,,,α2,,α1,α1,,1,2,,井深增量,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo)增量,,,,,,DS,,DH,α2,r,DL,,降斜段坐標(biāo)增量計算,,BUR：降斜率，°/30mr: 曲率半徑, mα1: 1點井

18、斜角, radα2: 2點井斜角, radΦ：方位角DH: 垂深增量,mDS: 水平位移增量, m,α2,,α1,α1,1,2,,井段長度,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo)增量,,,,,,,,比較增斜段和降斜段公式，如令 rd=-rb, 則所有表達式都是一樣的,,穩(wěn)斜段坐標(biāo)增量計算,α: 穩(wěn)斜段井斜角, radΦ：穩(wěn)斜段方位角DH: 穩(wěn)斜段垂深增量,mDS: 穩(wěn)斜段水平位移增量, m,,假設(shè)穩(wěn)斜段的長度為

19、DL,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo),,,,,,,S,H,N,E,,,,,,,,,,DH,DS,,DE,,,DN,,,α,,Φ,DL,DS,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,垂直段 井深增量ΔMD: Hz井斜角: 0方位角: N/A垂深增量ΔTVD: Hz水平位移ΔS: 0北坐標(biāo)Δ N: 0東坐標(biāo)Δ E:0,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,

20、,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,Lbc,增斜段井深增量Δ MD: R1*?mB點井斜角: ?mB點方位角: ΦΔTVD: 位移增量ΔS: 北坐標(biāo)增量Δ N: 東坐標(biāo)增量Δ E:,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,

21、Lbc,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,d,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,Lbc,穩(wěn)斜段Δ MD:井斜角 : ?m方位角: Φ垂深Δ TVD: 平移增量Δ S: 北坐標(biāo)Δ N: 東坐標(biāo)Δ E:,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,

22、,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,降斜段Δ MD:D點井斜: ?e d點方位: ΦΔ TVD: 水平位移增量Δ S 北坐標(biāo)增量Δ N東坐標(biāo)增量Δ E:,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g