【正文】 (論文 )題目： 水平井井眼軌道設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )起止時間： 2022 年 2 月～ 2022 年 5 月 25 日 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） （ 1）水平井概況，包括水平井分類、國外水平井發(fā)展概況、國內(nèi)水平井發(fā)展概況； （ 2）水平井軌道設(shè)計內(nèi)容，包括水平井軌道設(shè)計的基本公式、二維軌 道設(shè)計、三維軌道設(shè)計； （ 3）查閱文獻(xiàn)。應(yīng)用水平井開發(fā)具有明顯的優(yōu)勢，所以水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今重要的鉆井技術(shù)。作為水平井鉆井成套技術(shù)的重要組成部分，水平井鉆井井眼軌道設(shè)計近年來也取得了十分重大的進(jìn)展。近日，由我國第二大油田一～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 5239． 88 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(jìn)行列。 需要研究的關(guān)鍵問題 鉛垂線，也就是要求井斜角盡可能小。 5 完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所必須具備的工作條件及解決的辦法所需條件： ： 要求學(xué)生了解和補(bǔ)習(xí)軌跡的基本參數(shù)及計算參數(shù)，軌跡測量及方法，定向井造斜工具及軌跡控制，造斜工具，扭方位計算，及水平井鉆井技術(shù)簡介 等方面的內(nèi)容 。 1996,18（ 6） :1420 【 2】劉修善，井眼軌道設(shè)計理論與描述方法。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 （注：此頁不夠，請轉(zhuǎn)反面） Ⅴ XX 大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )答辯記錄及成績評定 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )題目 答辯時間 年 月 日 ～ 時 答辯地點 一、答辯小組組成 答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答辯小組 提問（分條摘要列舉） 學(xué)生 回答情況評判 三、答辯小組對學(xué)生答辯成績的評定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )最終成績評定 (依據(jù)指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評分的相關(guān)規(guī)定 ) 等級 ( 五級制 ) ：_______ 答辯小組組長 (簽名 ) ： 秘書 (簽名 )： 年 月 日 系答辯委員會主任 (簽名 )： 系 (蓋章 ) Ⅵ 水平井井眼軌道設(shè)計 學(xué) 生： XX,XX大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 指導(dǎo)老師： XXX,XX大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 [摘要 ] 水平井鉆井施工常受到地下復(fù)雜地質(zhì)條件、井下儀器安全要求、工具造斜率能力，入靶條件等因素的限制．在水平井實際施工過程中，往往需要對原軌道設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，使之能夠更加符合現(xiàn)場實際施工要求．又好又快的完成施工。 [關(guān)鍵詞 ] 水平井，定向井，多目標(biāo)井，三維井眼軌道，設(shè)計，數(shù)學(xué)模型，精確解，計算 Ⅶ Horizontal well trajectory design Student: XX, XXXX University of Engineering and Technology Teacher: XXX, XXXX University of Engineering and Technology [Abstract] The horizontal well drilling often plicated by the underground geological conditions, mine safety requirements for equipment, tools, ability to create the slope, into the target conditions and other factors. Horizontal well in the actual construction process, often need to optimize the design of the original track, to enable more in line with the actual construction site requirements. Fast pletion of construction. Optimal design ofhorizontal wells in Shengli Oil Field actual construction, has been widely used and achieved very good results. Greatly improved the success rate of construction of horizontal wells. Abstract: The reasonable success of well trajectory design is the key to control the well trajectory. Accurate, fast, rational design of more than about threedimensional hole under the track is to be expected to solve the problem. The paper established the position of a given target point and the direction of threedimensional borehole general mathematical model of track design, vector analysis theory has been constrained variables and the analytical expression of well trajectory formula. This method avoids the solution of multidimensional nonlinear equations, design and calculation is simple and precise. The model was applied successfully to solve plex multidimensional constraint conditions of the well trajectory design problem has general applicability, can be widely used in the design of various types of horizontal wells, directional wells and multitarget well, the borehole Orbit control provides a more accurate theoretical basis. [Keywords] horizontal wells,directional well,multiple target well,three well trajectory。 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。但薄油層、低壓滲透油層采用常規(guī)方法開采所帶來的高投入和低產(chǎn)出已成為不可忽視的問題。 ／ l00m。直一增一增一增一增一穩(wěn)，從造斜點到入油層分為四段：第一增斜段：開始造斜時。如果探管正常，可能是無磁鉆鋌被磁化，儀器所在的無磁環(huán)境遭到破壞，致使測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或不準(zhǔn)確。只有當(dāng)不正常波的波峰位于壓力門限之上時，才會影響到儀器的正常工作，一般會導(dǎo)致司顯解碼錯誤，如果數(shù)量太多甚至還會導(dǎo)致 司顯不解碼。 (2)井跡，顧名思義， “ 井跡 ” 或 “ 軌跡 ” 是一個具有較強(qiáng)的物理、力學(xué)或工程含義的詞。 b)井斜角：井跡上任意一點的切線方向與鉛垂面 (鉛垂線 )之間的夾角，單位 為度或弧度。它是非直井施工中最重要的施工參數(shù)。三維視圖的優(yōu)點是在一個坐標(biāo)系中可以完整描述井跡，但它不能反映井斜角、方位角、視平移等參數(shù)，直觀性差。 (3)任一定曲率曲線段內(nèi)，動力鉆具的造斜能力及工具面角保持不變。 從圖可以看出垂向滲透率越大 ， 在水平段長相同的情況 下， 水平井的產(chǎn)量越高 。 水平井井眼軌道設(shè)計 第 8 頁 （共 27 頁） 圖 31 滲透率的各相異性對水平井產(chǎn)量的影響 圖 32 滲透率各向異性對最短水平段長的影響 圖 33 儲層厚度對產(chǎn)量的影響 基本參數(shù)的工程解釋及優(yōu)化方法 第 9 頁 （共 27 頁） 圖 34 儲層厚度對最短水平段長的影響 鉆井工程的限制 從油藏工程的角度， 水平段越長 ， 產(chǎn)量越高 ， 但是 鉆井工程能否實現(xiàn)呢？ 從鉆井工程考慮 ， 水平段長度 可能會受到以下條件的限制： 1） 動力鉆具鉆進(jìn)時鉆壓的施加 鉆柱的屈曲及 “ 自鎖 ”； 2)下鉆時鉆柱的屈曲及 “ 自鎖 ” ； 3） 正劃眼時轉(zhuǎn)盤的扭矩及鉆柱的扭曲 ； 4） 下套管時套管的 “ 自鎖 ” ； 5） 轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時轉(zhuǎn)盤的扭矩及 鉆柱的扭曲 ； 6） 起鉆時鉆柱的拉伸載荷及大鉤負(fù)荷 。常規(guī)二維軌道設(shè)計由直線段和圓弧段組成，其形式多種多樣，但典型的有三段制 (直 +增 +穩(wěn) )、五段制 (直 +增 +穩(wěn) +降 +直 )和雙增型 (直 +增 +穩(wěn) +增 +直 )3 種類型，如圖 41 所示．常規(guī)二維井眼軌道其控制簡單，在油氣鉆井中得到了廣泛的應(yīng)用在設(shè)計二維井眼軌道時， 常用上面 3 種典型的軌道形式，其求解方式是 圖 41 典型的二維井眼軌道形式 給定軌道設(shè)計參數(shù)，求解穩(wěn)斜段的井斜角和穩(wěn)斜段長。設(shè)計軌道由圖中的 L S L S L3五段組成，即直線段 +圓弧段 +直線段 +圓弧段十直線段。 由此可見，所建立的 =維井跟軌道設(shè)計模型具有一般性，具有普遍適用性，可很好地滿足常規(guī)定向井、水平井和多目標(biāo)井的井眼軌道設(shè)計要求。 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(jìn)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。 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(jìn)行試算的麻煩，提高了設(shè)計效率和設(shè)計靈活性。 /(30m) ］和短半徑（ k=1176。此時須解線性方程組，但解的穩(wěn)定性差。 （ 4）利用迭代法求解。 S， T 兩點的坐標(biāo)位置及井斜、方位為已知條件。斜平面內(nèi)井眼軌道參數(shù)計算模型見圖52 。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。在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井時，須及時根據(jù)地層的變化進(jìn)行三維井眼軌道設(shè)計，用該模型可快速、準(zhǔn)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。、方位角為 54176。方位角為50176。在三維繞障軌道設(shè)計時，須按一定的方向繞過障礙物， 可應(yīng)用該模型進(jìn)行設(shè)計。 造斜工具面指向在井底平面投影的單位矢量可由裝置角和該點切線的單位矢量求得，由此可計算造斜工具面的方位，即通常所說的 “彎方”，其計算 ? ?c os c os c os si n si nc os si n c os c os si nsi n c osa r c ta n /iiii i iTF i i i i iT F i i i i iiiTFT F T F T Fl wwm w wwnml? ? ?? ? ????? ????? ???????? ?????? （ 518） 三維軌道設(shè)計 第 19 頁 （共 27 頁） 計算模型的應(yīng)用 應(yīng)用所建立的三維井眼軌道設(shè)計數(shù)學(xué)模 型和軌道計算公式，開發(fā)了三維井眼軌道設(shè)計通用軟件。 其有解的判別式為 2 40b ab? ? ? ? 井眼軌道計算 在求出軌道設(shè)計參數(shù)后，可計算出軌道關(guān)鍵點 A、 B、 C 、 D的參數(shù)和 M、 N兩點坐標(biāo)，從而可求出穩(wěn)斜段的單位矢量為 12 2 2 2( ) ( ) ( )N m N M N mM N X X Y Y Z Z??? ? ? ? ? ??? 由此可求出 BC 穩(wěn)斜段的井斜角為 arccoshhan? ，方位角為 ? ?arcta n /h h hml? ? ， 圓弧段長度為 1 1 1 2 2 2,S R S R????。圖 51 中空間 圖 51 三維井眼軌道設(shè)計模型 直角坐標(biāo)系 OXYZ 的原點設(shè)在井口 ， X 指向正北， Y 指向正東