井眼轨道设计与控制

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1、第三章井眼轨道设计与控制井眼轨道直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。第三章定向井普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。大斜度井：最大井斜角在60°~80°范围内的定向井水平井：最大井斜角大于或等于86°，并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。长曲率半径：6°/30m中曲率半径：6°~20°/30m水平井中

2、短曲率半径：1°~20°/30m短曲率半径：1°~10°/m径向水平井：k=∝丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1口直井。多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。第三章第一节井眼轨道设计的原则和方法一、基本概念1.井眼轨道的基本要素井眼轨道：表示井眼轴线形状的图形。第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法其它基本要素如下图所示：井深DＷ：转盘补心到井底的深度。测深Ｄm：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长度。垂深Ｄ：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。井斜角αi：轴线

3、切向方向与垂线的夹角。方位角ψ：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影的夹角。井眼曲率Rh：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。井斜变化率Rn：单位长度井段井斜角变化值。方位变化率Ri：单位长度井段方位角变化值。井底闭合方位角Ψh：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。井底水平位移Sh：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法直井段造斜点增斜段最大井斜角αmax降斜段直井段斜井深水平位移1)直井段:设计井斜角为零度的井段。2)造斜点（Ｄｋｏｐ）:开始定向造斜的位

4、置称为造斜点。通常以该点的井深来表示。3)造斜率（Ｒｂ）:造斜工具的造斜能力,即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。4)造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。2.井身剖面井身在垂直平面内的投影第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法9)靶心距（ｓｔ）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离。6)降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。5)稳斜段:井斜角保持不变的井段。7)目标点:设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。8)靶区及靶区半径（ｒｔ）:包含目标点在内的一个区

5、域称为靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法1)工具弯角（θｂ）:在造斜钻具组合中,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。2)工具面:在造斜钻具组合中,由弯曲工具的两个轴线所决定的平面。3)反扭角（βｒ）:在使用井下动力钻具进行定向造斜或扭方位时,动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角。反扭角总是使工具面逆时针转动。3.井眼轨道水平投影第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法5)工具面角（βｔ）：造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。它有两种

6、表示方法：高边工具面角和磁工具面角。高边工具面角是以高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度；磁工具面角为以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度。4)高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆；井底圆上的最高点称为高边；从井底圆心至高边之间的连线所指的方向称为高边方向；从正北方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投影所转过的角度称为高边方位角。第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法6)装置角（β）:在启动钻具后且加压钻进时,工具面所处的角度，与

7、工具面角一样，既可用高边工具面表示，也可用磁工具面表示。7)安置角（βｓ）：在启动钻具前,工具面所处的角度。与工具面角一样，既可用高边工具面表示，也可用磁工具面表示。8)安全控制圆锥（柱）:以设计井眼轴线为中心所限定的圆锥（柱）空间。9)误差椭球:由测量和计算误差引起的井底位置不确定性所构成的以井底为中心的椭球体。第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法井眼曲率的计算1）简单表示法方位角不变的井眼轴线此时：若AB弧有均匀曲率，则根据定义：第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法对于空间井眼轴线，可以用两个平面来表示垂直：水

8、平：第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法空间曲率的计算第五章第一节井眼轨道设计的原则和方法设有一空间曲线L，L上点A的定向要素为：DA、EA、NA、αA、φA、ShA；井深增加到B点，设AB弧与整个井眼相比为小量，其长设为dl，B点的定向要素为φA+dφ。连接AB两点，AB线段水平投影为AˊBˊ线段长=dl。DA+d