水平井剖面設(shè)計(jì)(第二章)-wenkub
2023-07-10 11:57:48 本頁面
【正文】 維坐標(biāo)可表示為A點(diǎn)坐標(biāo)（Xa,Yb,Ha）,B點(diǎn)坐標(biāo)(Xb,Yb,Hb)l 水平段垂深()的計(jì)算 =Hb一Ha若0,說明水平段井斜角。油藏程—完井方法若=0,說明水平段井斜角。/300m；其次，造斜率的大小要考慮現(xiàn)有造斜工具的能力，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟匾员氵M(jìn)行調(diào)節(jié)；第三，造斜率的大小應(yīng)考慮地面因素的影響，當(dāng)?shù)孛鏃l件決定了靶前位移較大時(shí)，則選用較低的造斜率，相反，則選用較高的造斜率；第四,在沒有其它條件限制時(shí)，在現(xiàn)有工具造斜率的范圍內(nèi)，盡可能選用較高的造斜率，根據(jù)水平井摩阻與扭矩分析計(jì)算，在長、中半徑水平井中，造斜率越高則摩阻及扭矩越小。l 穩(wěn)斜段長度的確定 穩(wěn)斜段長度的大小主要受下面因素的影響，第一，受地面條件的影響，靶前位移很大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加穩(wěn)斜段的長度，反之減小。l 靶前位移的初定 靶前位移的初定依據(jù)是根據(jù)剖面類型及穩(wěn)斜段的確定原則來定，并結(jié)合實(shí)際造斜工具選定造斜率。造斜井段的剖面設(shè)計(jì)幾乎與選擇最好的定向鉆井承包公司一樣重要。剖面設(shè)計(jì)要求 可行的最簡單造斜曲線是從造斜點(diǎn)井斜接近零度時(shí)開始，以單一連續(xù)的弧鉆進(jìn)到90176。為了補(bǔ)償這些變化和誤差，就有必要在造斜井段設(shè)計(jì)增加一段調(diào)節(jié)用的斜直井段。 多數(shù)普通類型的水平目標(biāo)區(qū)要貫穿油藏的某一特定構(gòu)造位置。 造斜曲線的設(shè)計(jì)要使作業(yè)者不需要通過大量的倒換鉆具便能在規(guī)定的限制范圍內(nèi)鉆達(dá)目標(biāo)區(qū)。 如果只考慮造斜井段的鉆進(jìn)，那么最佳井眼曲率是可以達(dá)到的最高曲率，由于井眼曲率還影響著所有的后續(xù)作業(yè)，所以需要對高曲率的優(yōu)點(diǎn)和其對以后作業(yè)的影響做出平衡。水平剖面設(shè)計(jì)類型 剖面設(shè)計(jì)基本上是簡單的幾何計(jì)算。這樣就要求造斜鉆具先前已在類似地層使用過，如果是在鄰近地區(qū)使用過則更理想。尤其是構(gòu)造位置是靠地層的頂層來確定，而這個(gè)頂層是在下部造斜曲率井段內(nèi)，這類水平井采用這種方法設(shè)計(jì)是最有用。這種方法也許是將來采用的或者可以作為在該地區(qū)的第三口水平井所使用的設(shè)計(jì)。同時(shí)還進(jìn)一步指出了平行切線法的不足之處,從而提出了設(shè)計(jì)雙增軌道的最優(yōu)進(jìn)入法，可使進(jìn)入點(diǎn)與窗口中心重合，同時(shí)給出了計(jì)算公式和算例。雙增軌道則多用于地質(zhì)不確定性較高和對造斜率預(yù)計(jì)不準(zhǔn)確的情況下。 水平井鉆進(jìn)的目標(biāo)是在目的層內(nèi)劃出的一個(gè)目標(biāo)區(qū)（如圖21所示)，形狀為具有一定長、寬、高的立方體，其長度方向與鉛垂方向有一定夾角，該夾角大小取決于目的層的地層傾角。通常在設(shè)計(jì)圖上只畫出這個(gè)平行四邊形代表目標(biāo)區(qū)，如圖2所示。例如使用斜井鉆機(jī)一開眼就是斜的，鉆出一個(gè)斜直井段，這樣可以縮短造斜井段，因而可以在垂深較小的目的層內(nèi)鉆水平井。直井段長度和井口位置均是未知的。如果設(shè)計(jì)造斜率與實(shí)鉆造斜率不相符，實(shí)鉆軌跡就不可能與設(shè)計(jì)軌道重合，也就不可能準(zhǔn)確鉆達(dá)目標(biāo)。這就是給定的造斜率條件。概括起來，其思路和方法如下:（1）根據(jù)窗底垂深Hx和最小造斜率Kx以及和,可以設(shè)計(jì)一條單增軌道，如圖2中oa23,此軌道可稱為下界軌道,據(jù)此可以算出造斜點(diǎn)垂深和井口位置。 這條雙增軌道有一個(gè)顯著特點(diǎn)，即它的切線段bc與上界軌道的切線段de是平行的，其井斜角。穩(wěn)斜段bc長度需根據(jù)Kt計(jì)算，鉆至c點(diǎn)時(shí)又第二次造斜即可準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)窗口?？ㄎ脑饺缦拢? 將這兩式換用本文的符號，即為： （4） （5） 正確公式應(yīng)為： （6） （7）卡文中關(guān)于軌道設(shè)計(jì)的其它計(jì)算公式是正確的。說明式(6)和（7）是正確的。最優(yōu)進(jìn)入法設(shè)計(jì)雙增軌道 平行切線法存在的問題 最理想的進(jìn)入點(diǎn)應(yīng)該與窗口中心重合，即t點(diǎn)應(yīng)于5點(diǎn)重合，設(shè)計(jì)的目標(biāo)井段應(yīng)該與目標(biāo)中心線重合。在例l中，時(shí),；若，要想得到必須使。不同之處在于當(dāng)給出實(shí)鉆造斜率以后，設(shè)計(jì)軌道參數(shù)的計(jì)算公式不同。 （2）卡文等人提出的平行切線法可以保證井眼準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)窗口，但他給出的計(jì)算切線法井斜角的公式是錯(cuò)誤的。應(yīng)用于最低造斜率的曲率半徑和窗底可能滯后的最大垂深來計(jì)算第一造斜點(diǎn)的垂深和窗心水平位移；采用雙增軌道，設(shè)計(jì)出最佳穩(wěn)斜角，在鉆進(jìn)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)志層或油層頂界面等方法，可以解決兩個(gè)不準(zhǔn)確問題，本文推導(dǎo)了整套設(shè)計(jì)的計(jì)算公式，并給出了算例。關(guān)于工具造斜率不準(zhǔn)確問題，例如，鉆井工作者預(yù)計(jì)某造斜工具的造斜率為8176。176。 當(dāng)然，在某些情況下這兩個(gè)不準(zhǔn)確是不存在的。所以在進(jìn)行水平井軌道設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮到施工中遇到這兩個(gè)不準(zhǔn)確時(shí)，如何做到既準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)窗口，又使井眼方向與設(shè)計(jì)要求一致。如圖5所示，這種情況下最好設(shè)計(jì)成單增軌道。在=0和=90176。為了保證在給定的造斜范圍內(nèi)不致脫靶，應(yīng)根據(jù)R和HE設(shè)計(jì)一條雙增軌道求出Ha和SE從而確定造斜點(diǎn)和井口的位置（要注意，這種情況下必須設(shè)計(jì)成雙增軌道）。Rx≥R2≥RS2。在施工時(shí)，實(shí)際的穩(wěn)斜段長不可超過此值，否則將會(huì)脫靶。aE=86176。/30m),Rs1=150m(176。 176。造斜率準(zhǔn)確而目標(biāo)垂深不準(zhǔn)確 在使用導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的中、長半徑水平井中，常會(huì)遇到造斜率準(zhǔn)確而目標(biāo)垂深不準(zhǔn)確的情況。自M點(diǎn)第二次造斜鉆進(jìn)至P點(diǎn)，井眼方向完全對準(zhǔn)窗心，再穩(wěn)斜鉆進(jìn)段即可進(jìn)入窗口，段稱為滑行長度，就好象飛機(jī)降落時(shí)在跑道之前提前著陸（P點(diǎn)為著陸點(diǎn)），雖方向已對準(zhǔn)跑道，但尚未進(jìn)入跑道，還需滑行段長度才能進(jìn)入跑道，當(dāng)窗心提前到Eˊ時(shí)，選Mˊ為第二造斜點(diǎn)，這時(shí)的穩(wěn)斜段長度等于零，而滑行長度最長。另外要選擇一個(gè)最佳穩(wěn)斜角，使得不管M點(diǎn)在何處出現(xiàn)，從M點(diǎn)第二次造斜都可以在給定的造斜率下準(zhǔn)確鉆達(dá)P點(diǎn)，并使井眼方向?qū)?zhǔn)窗心。從第二次造斜開始要盡可能控制造斜率達(dá)到預(yù)定值。 給定設(shè)計(jì)條件： 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果為： 設(shè)在實(shí)
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