【正文】 以文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)為例，某水平井設(shè)計(jì)的著陸點(diǎn)井斜為 88176。 （ 3）三維繞障井設(shè)計(jì)。當(dāng) B? A? 時(shí)， Wi 取負(fù)值；當(dāng) B? =A? ， iw =0 。 由式 （ 51） 式 （ 56） 可求得 1 ( 2 , 1, , 2 )Lm f R L Lh L? 21( 4 ) ( 2 )b b ac a ?? ? ? ? （ 57） 1 1 1 2( , , , )nhL f R L L L? （ 58） 其中 2 2 224 [ si n ( ) ]a R T s L h?? ? ? 2 2 228 ( c o s ) 4 ( ) ( )b R Tt Ts L L h Ts Lh?? ? ? ? ? 22 2 2 2 2 2 2228 ( ) 4 [ ( ) ] ( )c R Lh Tt Lh R L L h Tt Lh L L h? ? ? ? ? ? ? ? 還可以求得 2( 1, 1, , 2)L m f R L L h L? = ? ?214 ( 2 )b b ac a ?? ? ? （ 510） 2 2 1 2 ( , , , )nhL f R L L L? （ 510） 其中 2 2 21( 4 ) ( 1 c o s ) 2 ( ) ( )h s h t ha R L L T L T L?? ? ? ? ? ? ? ? ?24 1 (1 c os )b R Tt Ts Lh ?? ? ? ? 2 2 21 ( ) ( 1 c o s ) 2 ( ) ( )c R L L h Ts Lh Tt Lh???? ? ? ? ? ??? 由式 （ 57）和式（ 59）或式（ 58）和式（ 510） 可求得三維軌 三維軌道設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 道設(shè)計(jì)的約束方程式為 1 2 1 2 2 1 1 2( , , , ) ( , , , )hhf R L L L f R L L L? （ 511） 或 1 1 1 2 2 2 1 2( , , , ) ( , , , )hhf R L L L f R L L L? （ 512） 求出 mL 和 nL 后 , 可求得 ? ?? ?1 2 1 22 1 1 2, , , , , hhK f K L L LK f K L L L?? （ 513） 由 K1 和 K2 值可唯一地確定三維空間設(shè)計(jì)軌道。 數(shù)學(xué)模型的建立 三維井眼軌道設(shè)計(jì)模型如圖所示。 （ 3）用優(yōu)化方法進(jìn)行軌道設(shè)計(jì)。 受目標(biāo)點(diǎn)空間位置及方向的限制以及工藝上的不同要求，須對(duì)井眼軌道作三維設(shè)計(jì)。水平井按井眼軌道設(shè)計(jì)造斜率 k 的不同 ，可分為長(zhǎng)半徑［ k8176。在設(shè)計(jì)時(shí)，可作到靈活、快速、精確的設(shè)計(jì)，能滿足用戶多種設(shè)計(jì)需求，在實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用，同時(shí)也驗(yàn)證了模型的正確性和有效性。 由方程 (41)可得 2 2 2sin c o sR L H???? 2 2 2c os s inR L S???? (43) 其中， 12R R R?? 。約束條件：雙增型為 a2﹤ a3,S 型為 a2﹥ a3 對(duì)三段制 (J)型軌道，取方程 (41)中的前三項(xiàng)，或令 R2=0， L3=0，即 為1 1 1 2 1 2 2c o s ( sin sin ) c o sTH L R L? ? ? ?? ? ? ? 1 1 1 1 2 2 2sin ( c o s c o s ) sinTS L R L? ? ? ?? ? ? ? (42) 曲率半徑和井眼曲率的換算關(guān)為 180 KCR K?? , KC 單位變換系數(shù)，即曲率單位 K176。 本文將借鑒文獻(xiàn)的建模方法，合理選取軌道設(shè) 計(jì)變量，建立二維軌道設(shè)計(jì)的一般數(shù)學(xué)模型，以組成多種軌道形式，并作到靈活地求解軌道設(shè)計(jì)參數(shù)，以滿足不同的設(shè)計(jì)需求，使井眼軌道設(shè)計(jì)方法和理論分析更趨完善。 再 在兩個(gè)值中選一個(gè)較小值， 并用該值來(lái)進(jìn)行鉆機(jī)載荷 校核， 如果鉆機(jī)負(fù)荷滿足其強(qiáng)度要求 ， 該值即為最大 的水平段長(zhǎng)； 如不滿足 ， 再根據(jù)鉆機(jī)負(fù)荷來(lái)進(jìn)行水平 段長(zhǎng)的設(shè)計(jì)。 這就是說(shuō)對(duì)厚度比較大的儲(chǔ) 層 ， 要想達(dá)到利用水平井提高產(chǎn)量的目的 ， 必須增大 水平段長(zhǎng) 。Joshi(1988)提出水平井的產(chǎn)量公式為 ： ? ? ? ?2/ ( / 2 ) ( / ) l n / [ ( 1 ) ]H s n i s n i w s n iq K h p B a a L I h L I h r I h??? ? ? ? ? ???μ ln (31) /sni H VI K K? (32) 40 . 5 0 . 2 5 [ / ( / 2 ) ] / 2ea L r H L? ? ? (33) 直井的產(chǎn)量計(jì)算公式為： /[q Kh p B?? 181。由通過(guò)井跡上無(wú)窮點(diǎn)鉛垂線構(gòu)成的柱面展成平面后形成的井跡圖 稱為垂直剖面圖，它可反映井跡大多數(shù)參數(shù)如井深、井斜角、方位角、坐標(biāo)等。 (5)井跡圖示法在非直井現(xiàn)場(chǎng)施工中，通常采用三維圖、投影圖與柱面圖來(lái)直觀描述井跡的變化規(guī)律。視平移是繪制垂直投影圖的重要參數(shù)。同樣地，當(dāng)將井跡視為動(dòng)態(tài)時(shí)，它就需要用動(dòng)態(tài)模型來(lái)刻畫(huà)并由相應(yīng)的算法來(lái)計(jì)算與求解。只要充分循環(huán)好泥漿后波形就會(huì)恢復(fù)正常。下鉆到底開(kāi)泵有蹩泵現(xiàn)象，沒(méi)有壓差的情況時(shí)。設(shè)計(jì)該段的造斜率要偏大一點(diǎn)，這樣有利于壓低下地質(zhì)導(dǎo)向后的軌道造斜率，更大限度地保證地質(zhì)導(dǎo)向儀器在井下的施工安全。 優(yōu)化方法 針對(duì)以上現(xiàn)實(shí)情況。很難控制井斜和方位變化率，施工時(shí)應(yīng)盡量采取復(fù)合鉆進(jìn)方式。近日，由我國(guó)第二大油田勝利油田鉆井工程技術(shù)公司所屬單位完成的分支水平井TK908DH 井順利完鉆，并 創(chuàng)出了我國(guó)分支水平井 米的最深新記錄，標(biāo)志著我國(guó)分鉆井技術(shù)跨人世界先進(jìn)行列。常見(jiàn)的兩維水平軌道有單增和雙增軌道兩種。文中建立了給定目標(biāo)點(diǎn)位置和井眼方向的三維軌道設(shè)計(jì)的一般數(shù)學(xué)模型， 利用矢量分析理論得到了約束變量間的解析表達(dá)式和井眼軌道計(jì)算式。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。 6 主要參考文獻(xiàn)及資料名 【 1】蘇義腦，孫寧。 解決思路：（ 1）使用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆扶正器組合已難以滿足增斜或降斜要求時(shí)，改用動(dòng)力鉆具造斜工具進(jìn)行強(qiáng)力增斜或降斜。 4 主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 主要研究?jī)?nèi)容：定向井的設(shè)計(jì)軌道一般是由四總井段組成：垂直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段和降斜井段。在加拿大所鉆的 3000 余口水平井中，中半經(jīng)、長(zhǎng)半徑、短半徑水平井的比例各占 88%， 9%和 3%。 在側(cè)鉆井中將會(huì)得到新的發(fā)展與此同時(shí)超短半徑水平井徑向水平井也將會(huì)取得新的進(jìn)展以至形成配套技術(shù)，為老井修復(fù)，死井復(fù)活提供重要技術(shù)支撐。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )所需的條件及上機(jī) 時(shí)數(shù)要求 查閱文獻(xiàn)資料、上機(jī) 120 學(xué)時(shí)。 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的目標(biāo)及具體要求 整理出國(guó)內(nèi)外常用的軌道類型及其計(jì)算公式，以及各種軌道所適用的水平井類型。 意義：針對(duì)油氣井發(fā)生損壞甚至報(bào)廢不斷增加的情況以及降低鉆井投入的實(shí)際需要，老井的修復(fù)和側(cè)鉆將不斷受到重視，水平井作為提高油氣開(kāi)發(fā)效率的重要手段在側(cè)鉆井中將會(huì)得到新的發(fā)展。 1990 年國(guó)外鉆成水平井 1290 口，是 1989年的 倍； 1995 年鉆成水平井 2590 口，又比 1990 年增加一倍以上。開(kāi)發(fā)剩余可開(kāi)采儲(chǔ)量已成為當(dāng)務(wù)之急。由于垂直井段井斜角等于零，所以稱為“造斜”；由于垂直井段沒(méi)有井斜 方位角，所以開(kāi)始造斜時(shí)需要“定向”。要求在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字期刊中檢索有關(guān)國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)，目前我校圖書(shū)館已經(jīng)開(kāi)通此項(xiàng)服務(wù)； 資料條件：已收集了大量的所研究的油田水平井井眼軌道鉆井資料、油田地質(zhì)資料、鉆井液及處理劑分析和應(yīng)用資料； 計(jì)算機(jī)條件：計(jì)算機(jī) 1臺(tái)及圖文打印設(shè)備與相應(yīng)計(jì)算軟件； 計(jì)劃?rùn)C(jī)時(shí)： 200 機(jī)時(shí)。國(guó)內(nèi)外水平井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀初探。大大提高了水平井施工的成功率。有人認(rèn)為水平井軌道設(shè)計(jì)只是簡(jiǎn)單的幾何問(wèn)題，這種觀點(diǎn)是完全錯(cuò)誤的。據(jù)國(guó)外某公司介紹，截止 1994 年美國(guó)所鉆的 7000 余口井中，中半徑，長(zhǎng)半徑和短半徑水平井各占總數(shù) 70%， 23%和 7%； 在加拿大所鉆的 3000 余口水平井中，中半徑、長(zhǎng)半徑、短半徑水平井的比例各占 88%， 9%和 3%。 優(yōu)化井眼軌道剖面設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 2 優(yōu)化井眼軌 道剖面設(shè)計(jì) 影響因素 1．地質(zhì)條件 從造斜點(diǎn)到入靶，實(shí)控井眼軌跡要穿遇多種地層。特別是入靶時(shí)設(shè)計(jì)的造斜率很高。地層較軟，往往是實(shí)際造斜率達(dá)不到設(shè)計(jì)造斜率的要求。 作者在草 13 一平 16 井施工期間。如果調(diào)整后雜波仍然存在，那就要檢查壓力傳感器是否有松懈現(xiàn)象，壓力傳感器長(zhǎng)期處于振動(dòng)狀態(tài)很容易松動(dòng)，壓力傳感器的絲扣小緊將會(huì)導(dǎo)致雜波的出現(xiàn)。 (3)井跡計(jì)算 (設(shè)計(jì) )是指根據(jù)明確的含義及已知的要滿足的條件求一條平面 (空間 )光滑曲線。 d)空間坐標(biāo)：井跡上任意一點(diǎn)的空間位置可用北坐標(biāo) (X 或 N)、東坐標(biāo) (Y 或 E)、 真垂深 (Z 或 TVD 或 H)，坐標(biāo)系符合右手規(guī)則。 j)彎曲角：非直井跡前進(jìn)方向上二任意兩個(gè)切線矢量之間的夾角，單位為度或弧度。它需要兩張圖 — 垂直投影圖與水平投影圖，垂直投影圖是將井跡投影到某個(gè)平鉛垂面 (一般為設(shè)計(jì)方位線所通過(guò)的鉛垂面 )上所形成的井跡圖，水平投影圖是將井跡投影到水平面上所形成的井跡圖。 S：表示從造斜點(diǎn)處開(kāi)始的軌道弧長(zhǎng)。 儲(chǔ)層厚度與水平井與直井產(chǎn)量之比的關(guān)系如圖 33 所示 ： 從圖 33 可以看出 水平段長(zhǎng)度相同時(shí) ， 隨著儲(chǔ)層 厚度的增大 ， 產(chǎn)量比減小 。 分析表明 ： 從強(qiáng)度方面考慮 ， 在倒劃眼和轉(zhuǎn)盤(pán) 鉆進(jìn)工況下， 鉆柱受載最大 ， 可以計(jì)算出最大載荷 。如根據(jù)軌道控制工藝或采油生產(chǎn)的要求，需要限定穩(wěn)斜段井斜角和穩(wěn)斜段長(zhǎng)，這時(shí)就需要反復(fù)進(jìn)行試算來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目的。設(shè)計(jì)變量圓弧段對(duì)應(yīng)的井眼曲率 K K2，直線段長(zhǎng)度和井斜角 8 個(gè)參數(shù)。 模型求解 由約束方程 (41)可知， 8 個(gè)軌道設(shè)計(jì)變量，任意給定 6 個(gè)參數(shù)，即可判定方程是否有解。二維井眼軌道設(shè)計(jì)模型有 28 種求解公式。 水平井井眼軌道設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) （共 27 頁(yè)） 5 三維軌道設(shè)計(jì) 問(wèn)題的提出 隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展， 對(duì)井眼軌道設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 /m） 3 種基本類型，每類水平井各有其特點(diǎn)及適用范圍。在有解的情況下，也可能因人為給出的參數(shù)不合適，造成軌道設(shè)計(jì)不合理，不便于工藝實(shí)施。對(duì)一般情形而言，這是一個(gè)簡(jiǎn)便且有 效的方法。根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)時(shí)令 L1 、 Lh 、 L2 為零及 K1=K2 ， 由此可組成不同設(shè)計(jì)軌道形式。 在 圓弧段軌道上，隨著井斜角和方位角的變化，造斜工具裝置角將隨之變化。由于模型的普遍性，它可用 于各種曲率半徑水平井的三維井眼軌道設(shè)計(jì)和實(shí)鉆控制過(guò)程中的井眼軌道調(diào)整設(shè)計(jì)。如側(cè)鉆中 短半徑水平井、階梯水平井和分支水平井等，常希望單一造斜率的圓弧軌道。、方位角為 54176。在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井時(shí)，須及時(shí)根據(jù)地層的變化進(jìn)行三維井眼軌道設(shè)計(jì)，用該模型可快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出適應(yīng)地層變化的井眼軌道，確保及時(shí)將軌道調(diào)整到目的層中。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要組合出多種不同的軌道設(shè)計(jì)形式，以滿足當(dāng)前井眼軌道控制工具和工藝的實(shí)際需要或施工用戶的具體工藝需要，設(shè)計(jì)并計(jì)算出便于井眼軌道控制和安全快速鉆井的三維井眼軌道。斜平面內(nèi)井眼軌道參數(shù)計(jì)算模型見(jiàn)圖52 。 S， T 兩點(diǎn)的坐標(biāo)位置及井斜、方位為已知條件。 （ 4）利用迭代法求解。此時(shí)須解線性方程組，但解的穩(wěn)定性差。 /(30m) ］和短半徑（ k=1176。 2)求得了設(shè)計(jì)模型的全部精確解，且給出了有解的判別式，因此，設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單、精確、快速，避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行試算的麻煩，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)靈活性。 為了滿足軌道設(shè) 計(jì)的求解的靈活性，避免在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行反復(fù)試算，通過(guò)求解約束方程 (41)，能得到不同設(shè)計(jì)變量的組合解，且全部為精確解。 由此可見(jiàn)，所建立的 =維井跟軌道設(shè)計(jì)模型具有一般性，具有普遍適