【文章內(nèi)容簡介】 ing Petroleum Institute 5)工具面角 （ βｔ ） ： 造斜工具下到井底以后 ， 工具面所在的角度 。 它有 兩種表示方法：高邊工具面角和磁工具面角 。 高邊工具面角是以高邊方向線為始邊， 順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底圓平面的交線所轉(zhuǎn)過的角度；磁工具面角為以正北方向線為始邊 ， 順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底圓平面的交線在水平面上的投影線所轉(zhuǎn)過的角度 。 4)高邊： 定向井的井底是個呈傾斜狀態(tài)的圓平面， 稱為 井底圓 ；井底圓上的最高點(diǎn)稱為 高邊 ；從井底圓心至高邊之間的連線所指的方向稱為 高邊方向 ；從正北方向線順時針轉(zhuǎn)至高邊方向在水平面上的投影所轉(zhuǎn)過的角度稱為 高邊方位角 。 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 6) 裝置角 （ β ） :在啟動鉆具后且加壓鉆進(jìn)時 ,工具面所處的角度 ， 與工具面角一樣 ， 既可用高邊工具面表示 ， 也可用磁工具面表示 。 7) 安置角 （ β ｓ ） ： 在啟動鉆具前 ,工具面所處的角度 。 與工具面角一樣 ， 既可用高邊工具面表示 ， 也可用磁工具面表示 。 8) 安全控制圓錐 （ 柱 ） :以設(shè)計(jì)井眼軸線為中心所限定的圓錐 （ 柱 ） 空間 。 9) 誤差橢球 :由測量和計(jì)算誤差引起的井底位置不確定性所構(gòu)成的以井底為中心的橢球體 。 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 井眼曲率的計(jì)算 1）簡單表示法 方位角不變的井眼軸線 此時： 若 AB弧有均勻曲率，則根據(jù)定義： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 對于空間井眼軸線，可以用兩個平面來表示 垂直： 水平： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 空間曲率的計(jì)算 設(shè)有一空間曲線 L， L上點(diǎn) A的 定向要素 為： DA、 EA、NA、 αA 、 φA 、 ShA；井深增加到 B點(diǎn)，設(shè) AB弧 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 與整個井眼相比為小量，其長設(shè)為 dl， B點(diǎn)的定向要素為 φA +dφ。連接 AB兩點(diǎn)， AB線段水平投影為 AˊBˊ 線段長 = dl。 DA+dD、 EA+dE、 NA+dN、 αA+dα、 ShA+dShA 、 線段。可以近似地認(rèn)為： AB弧長 =AB 在垂直投影面中： αA 、 αA+dα在平面 AAˊB 內(nèi)，令 ∠ AAˊB= α，則 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 水平投影面中： 水平投影面中： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 由于： 則： 坐標(biāo)參數(shù)與基本參數(shù)間的關(guān)系： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute Rn、 Ri對 Rh都有影響。 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 四、井眼軌道設(shè)計(jì)的原則和方法 井眼軌道的類型 二維井眼軌道 三維井眼軌道 設(shè)計(jì)井眼軸線僅在設(shè)計(jì)方位線所在鉛垂平面上變化的井眼軌道。 二維井眼軌道由垂直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段和降斜井段組合而成。 在設(shè)計(jì)井眼軸線上，既有江斜角變化又有方位角變化的井眼軌道。 三維井眼軌道設(shè)計(jì)用于繞障井和現(xiàn)場待鉆修正井眼軌道設(shè)計(jì)。 1. 井眼軌道的類型 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 1) 根據(jù)油氣田勘探開發(fā)要求 ， 保證實(shí)現(xiàn)鉆井目的； 2) 根據(jù)油氣田的構(gòu)造特征 、 油氣產(chǎn)狀 ， 有利于提高油氣產(chǎn)量和采收率 ， 改善投資效益； 3) 在選擇造斜點(diǎn) 、 井眼曲率 、 最大井斜角等參數(shù)時 ，有利于鉆井 、 4) 在滿足鉆井目的的前提下 ， 應(yīng)盡可能選擇比較簡單的剖面類型 ， 力求使設(shè)計(jì)的斜井深最短 ， 以減小井眼軌道控制的難度和鉆井工作量 ， 有利于安全 、快速鉆井 、 降低鉆井成本 。 2. 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 造斜點(diǎn)的選擇原則 3. 井眼軌道設(shè)計(jì)中有關(guān)因素的選擇 1)造斜點(diǎn)的選擇在比較穩(wěn)定的地層 ， 避免在巖石破碎帶 、 漏失地層 2） 地層可鉆性均勻 ， 不應(yīng)有硬夾層； 3） 4) 垂深大 、 水平位移小的井 ， 造斜點(diǎn)應(yīng)深 ，以簡化井身結(jié)構(gòu) 、 5) 垂深小 、 水平位移大的井 ， 造斜點(diǎn)應(yīng)淺 ， 6) 在井眼方位漂移地區(qū) ， 應(yīng)使斜井段避開方位漂移大的地層 。 (1) 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute (3)井眼曲率 井眼曲率過大會給鉆井 、 采油和修井作業(yè)造成困難 ， 因此 ， 應(yīng)根據(jù)具體情況 ， 適當(dāng)選擇井眼曲率 。 (2) 直井在規(guī)定井斜角內(nèi)；常規(guī)井和水平井交斜角小于 15176。 時 ， 方位不穩(wěn)定 ， 因此 ， 最大井斜角應(yīng) 大于 15176。 。 4. 設(shè)計(jì)井眼軌道時 ， 一般選擇簡單的二維軌道 。 二維軌道由垂直井段 、 造斜井段 、 穩(wěn)斜井段 、 降斜井段組合而成 ， 最常用的有四種類型 。 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 軌道類型 直井 三段制 五段制 “S”型 直井段 — 造斜 — 穩(wěn)斜 特點(diǎn)： 造斜點(diǎn)淺，施工簡單，在表層套管內(nèi)達(dá)最大井斜角。常用于不下中間套管的單一油層的中深井，也用于水平位移大的井和水平井。 直井段 — 造斜段 — 穩(wěn)斜段 — 增斜段 — 穩(wěn)斜段 一般用于水平井 直井段 — 造斜段 — 穩(wěn)斜段 — 降斜段 — 穩(wěn)斜段 特點(diǎn)： 造斜深度淺，造斜完成后下表層套管，穩(wěn)斜鉆進(jìn)，在達(dá)到一定水平位移后降斜，在達(dá)到油層時井斜角符合要求。通常還要下一層中間套管，最后穩(wěn)斜鉆穿油層。 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 1) 掌握原始資料主要是該地區(qū)的地質(zhì)剖面 、 地表對井位的限制條件 、 目的層位的垂直井深和總水平位移 、自然造斜規(guī)律 、 工具造斜能力 、 鉆井技術(shù)水平以及故障提示等； 2) 根據(jù)井眼軌道確定原則 ， 選定一個井眼軌道類型； 3) 根據(jù)原始資料選定造斜點(diǎn)的位置 ， 并確定造斜率和 5. 二維定向井井眼軌道設(shè)計(jì)方法 4) 確定最大井斜角； 5) 計(jì)算剖面上各井段的井斜角、方位角、垂直井深、 水平位移； 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 6) 核算井眼曲率 ， 使其滿足對它的各種限制條件 ， 并做 出井身的控制圓柱 ， 即誤差范圍； 7) 繪制井眼軌道圖 ， 標(biāo)出安全圓柱 。 設(shè)計(jì)實(shí)例： 已知某設(shè)計(jì)井的垂深 D=3000m ，水平位移Sh=1500m，方位角 φ =30176。 ，造斜點(diǎn)垂直深度Dkop=400m，造斜率 Rb1=2176。 /30m，降斜率Rb2=176。 /30m ，油層垂直深度 De=2700m，要求穩(wěn)斜進(jìn)入油層，井斜角不大于 αe=8176。 . 目前常用的設(shè)計(jì)方法 查圖法 作圖法 解析法 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute d D Sh Sho She Dkop R1 R2 Do De a b c f t e g o2 o1 h i j k αm αe αm αm αe o 最大井斜角 αm的確定 : 在△ kjf中： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 若令： She ： 油層內(nèi)水平位移 De： 油層深度 有 : 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 造斜率與曲率半徑的關(guān)系： 計(jì)算： 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 井段： O—a 最大井斜角 :0 方位角 :0 垂直井深增量 Δ D(m): Δ Da= Δ Dkop=400 垂直井深 D(m): Da = Dkop =400 水平位移增量 Δ Sh (m): Δ Sha =0 水平位移 Sh(m): Sh =0 段長 Δ l(m): Δ la= Dkop =0 井深 Dw(m) : Dw = Dkop =0 D Sh Sho She Dkop R1 R2 Do De a b c f t e g o2 o1 h i j k αm αe αm αm αe o 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 水平位移增量 Δ Sh (m): Δ Shab =R1(1cos α m )= 水平位移 Sh(m): Shb = Δ Shab = 段長 Δ l(m): Δ lab= R1α m /= 井深 Dw(m) : Dwb = Dwa + Δ lab = 井段： a—b 最大井斜角 : 176。 方位角 : 30176。 垂直井深增量 ΔD(m): ΔDab= R1sinαm = 垂直井深 D(m):Db = Da + ΔDab = D Sh Sho She Dkop R1 R2 Do De a b c f t e g o2 o1 h i j k αm αe αm αm αe o 第三章 2022 版權(quán)所有 CopyrightDQPI 夏慧芬 Daqing Petroleum Institute 垂直井深 D(m): Dc = Db+ Δ Dbc = 水平位移增量 Δ Sh (m): Δ Shbc = Δ Dbc tgα m= 水平位移 Sh(m): Shc = Shb + Δ Shbc = 段長 Δ l(m): Δ lbc= Δ Shbc /sin α m = 井深 Dw(m) ： Dwc = Dwb + Δ lbc = 井段： b—c 。 最大井斜角 :