【正文】 以文獻中的數(shù)據(jù)為例，某水平井設(shè)計的著陸點井斜為 88176。 （ 3）三維繞障井設(shè)計。當(dāng) B? A? 時， Wi 取負值；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 第 17 頁 （共 27 頁） 道設(shè)計的約束方程式為 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)計軌道。 數(shù)學(xué)模型的建立 三維井眼軌道設(shè)計模型如圖所示。 （ 3）用優(yōu)化方法進行軌道設(shè)計。 受目標(biāo)點空間位置及方向的限制以及工藝上的不同要求，須對井眼軌道作三維設(shè)計。水平井按井眼軌道設(shè)計造斜率 k 的不同 ，可分為長半徑［ k8176。在設(shè)計時，可作到靈活、快速、精確的設(shè)計，能滿足用戶多種設(shè)計需求，在實踐中得到了很好的應(yīng)用，同時也驗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 對三段制 (J)型軌道，取方程 (41)中的前三項，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。 本文將借鑒文獻的建模方法，合理選取軌道設(shè) 計變量，建立二維軌道設(shè)計的一般數(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)計參數(shù)，以滿足不同的設(shè)計需求，使井眼軌道設(shè)計方法和理論分析更趨完善。 再 在兩個值中選一個較小值， 并用該值來進行鉆機載荷 校核， 如果鉆機負荷滿足其強度要求 ， 該值即為最大 的水平段長； 如不滿足 ， 再根據(jù)鉆機負荷來進行水平 段長的設(shè)計。 這就是說對厚度比較大的儲 層 ， 要想達到利用水平井提高產(chǎn)量的目的 ， 必須增大 水平段長 。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)量計算公式為： /[q Kh p B?? 181。由通過井跡上無窮點鉛垂線構(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)場施工中，通常采用三維圖、投影圖與柱面圖來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)將井跡視為動態(tài)時，它就需要用動態(tài)模型來刻畫并由相應(yīng)的算法來計算與求解。只要充分循環(huán)好泥漿后波形就會恢復(fù)正常。下鉆到底開泵有蹩泵現(xiàn)象，沒有壓差的情況時。設(shè)計該段的造斜率要偏大一點，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 針對以上現(xiàn)實情況。很難控制井斜和方位變化率，施工時應(yīng)盡量采取復(fù)合鉆進方式。近日，由我國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)出了我國分支水平井 米的最深新記錄，標(biāo)志著我國分鉆井技術(shù)跨人世界先進行列。常見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)點位置和井眼方向的三維軌道設(shè)計的一般數(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式和井眼軌道計算式。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。 6 主要參考文獻及資料名 【 1】蘇義腦，孫寧。 解決思路：（ 1）使用轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合已難以滿足增斜或降斜要求時，改用動力鉆具造斜工具進行強力增斜或降斜。 4 主要研究內(nèi)容，重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 主要研究內(nèi)容：定向井的設(shè)計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)鉆井中將會得到新的發(fā)展與此同時超短半徑水平井徑向水平井也將會取得新的進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 (論文 )所需的條件及上機 時數(shù)要求 查閱文獻資料、上機 120 學(xué)時。 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )的目標(biāo)及具體要求 整理出國內(nèi)外常用的軌道類型及其計算公式，以及各種軌道所適用的水平井類型。 意義：針對油氣井發(fā)生損壞甚至報廢不斷增加的情況以及降低鉆井投入的實際需要，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發(fā)效率的重要手段在側(cè)鉆井中將會得到新的發(fā)展。 1990 年國外鉆成水平井 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。開發(fā)剩余可開采儲量已成為當(dāng)務(wù)之急。由于垂直井段井斜角等于零，所以稱為“造斜”；由于垂直井段沒有井斜 方位角，所以開始造斜時需要“定向”。要求在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字期刊中檢索有關(guān)國內(nèi)外參考文獻，目前我校圖書館已經(jīng)開通此項服務(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； 計算機條件：計算機 1臺及圖文打印設(shè)備與相應(yīng)計算軟件； 計劃機時： 200 機時。國內(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。有人認為水平井軌道設(shè)計只是簡單的幾何問題，這種觀點是完全錯誤的。據(jù)國外某公司介紹，截止 1994 年美國所鉆的 7000 余口井中，中半徑，長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 第 3 頁（ 共 27 頁） 2 優(yōu)化井眼軌 道剖面設(shè)計 影響因素 1．地質(zhì)條件 從造斜點到入靶，實控井眼軌跡要穿遇多種地層。特別是入靶時設(shè)計的造斜率很高。地層較軟，往往是實際造斜率達不到設(shè)計造斜率的要求。 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，壓力傳感器長期處于振動狀態(tài)很容易松動，壓力傳感器的絲扣小緊將會導(dǎo)致雜波的出現(xiàn)。 (3)井跡計算 (設(shè)計 )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：非直井跡前進方向上二任意兩個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平鉛垂面 (一般為設(shè)計方位線所通過的鉛垂面 )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：表示從造斜點處開始的軌道弧長。 儲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 水平段長度相同時 ， 隨著儲層 厚度的增大 ， 產(chǎn)量比減小 。 分析表明 ： 從強度方面考慮 ， 在倒劃眼和轉(zhuǎn)盤 鉆進工況下， 鉆柱受載最大 ， 可以計算出最大載荷 。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，這時就需要反復(fù)進行試算來達到設(shè)計目的。設(shè)計變量圓弧段對應(yīng)的井眼曲率 K K2，直線段長度和井斜角 8 個參數(shù)。 模型求解 由約束方程 (41)可知， 8 個軌道設(shè)計變量，任意給定 6 個參數(shù)，即可判定方程是否有解。二維井眼軌道設(shè)計模型有 28 種求解公式。 水平井井眼軌道設(shè)計 第 14 頁 （共 27 頁） 5 三維軌道設(shè)計 問題的提出 隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展， 對井眼軌道設(shè)計提出了更高的要求。 /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)計不合理，不便于工藝實施。對一般情形而言，這是一個簡便且有 效的方法。根據(jù)實際需要，設(shè)計時令 L1 、 Lh 、 L2 為零及 K1=K2 ， 由此可組成不同設(shè)計軌道形式。 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)計和實鉆控制過程中的井眼軌道調(diào)整設(shè)計。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，須及時根據(jù)地層的變化進行三維井眼軌道設(shè)計，用該模型可快速、準確地設(shè)計出適應(yīng)地層變化的井眼軌道，確保及時將軌道調(diào)整到目的層中。設(shè)計時可根據(jù)需要組合出多種不同的軌道設(shè)計形式，以滿足當(dāng)前井眼軌道控制工具和工藝的實際需要或施工用戶的具體工藝需要，設(shè)計并計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)計算模型見圖52 。 S， T 兩點的坐標(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)計模型的全部精確解，且給出了有解的判別式，因此，設(shè)計計算簡單、精確、快速，避免了在設(shè)計過程中進行試算的麻煩，提高了設(shè)計效率和設(shè)計靈活性。 為了滿足軌道設(shè) 計的求解的靈活性，避免在設(shè)計過程中進行反復(fù)試算，通過求解約束方程 (41)，能得到不同設(shè)計變量的組合解，且全部為精確解。 由此可見，所建立的 =維井跟軌道設(shè)計模型具有一般性，具有普遍適