20101115-第四章 井眼轨道设计及轨迹控制

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1、第四章井眼轨道设计及轨迹控制定向钻井应用场合：ò地面条件限制ò地下地质要求ò钻井技术需要（a）勘探海底油田；（b）海上钻井利用平台；（c）控制断层；（d）地面条件限制；（e）盐丘附近钻井；（f）增大出油量；（g）多底井；（h）救援井第一节井眼轨迹的基本概念一、井眼轨迹的基本参数1、井深：L2、井斜角：α3、井斜方位角：φ井深、井斜角、井斜方位角称为定向井的三要素。Ct注意：1、井斜方位角也可使用象限角表示，如图4-4。2、磁方位角需要校正：真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角二、井眼轨迹的其他参数1、垂直深度：D，垂深，如图

2、4-5。垂增：2、北南位移和东西位移：N,E，如图4-6。3、水平投影长度：S，平长，如图4-6。平增：4、水平位移：C，平移，闭合距，如图4-7。5、平移方位角：θ，闭合方位角，如图4-7。6、视平移：V，如图4-7。7、井斜变化率：ΔαK=αΔL单位通常为“度/30米”或“度/25米”。8、井斜方位变化率：ΔφK=φΔL单位通常为“度/30米”或“度/25米”。9、全角变化值：γ，某井段相邻两测点间井斜和方位的空间角度的变化量，又称狗腿角。10、全角变化率：K，单位长度井段全角的变化值，又称狗腿严重度（或狗腿度）、井眼曲率。A△LγK=γΔ

3、LBΔα2Δφ22αA+αBK=()+()⋅sinα，其中α=ccΔLΔL2222⇒γ=(Δα)+(Δφ)⋅sinα（行业标准规定采用）c平面圆弧假设⇒cosγ=cosαcosα+sinαsinαcosΔφ1212其中Δφ=φ−φ21注意：¾井斜角：α、α可能不在同一平面内，通常沿井深是变化12的。¾井斜变化率k：一般取度/25米，度/30米，或度/100米。α¾井斜方位角φ：以正北方向为起点顺时针方向为正,取值φ=0∼360度。¾全角变化量也称“狗腿角”。¾全角变化率也称“狗腿度”，或叫井眼曲率。三、井眼轨迹的图示法1、投影图表示法：水平投影

4、图，垂直投影图，如图4-10。2、柱面图表示法：水平投影图，垂直剖面图，如图4-11。本节小结1、掌握：井深、井斜角、井斜方位角、井眼曲率的概念，井眼曲率的计算公式。2、熟悉：井眼轨迹其他参数的概念，井眼轨迹的图示法。3、了解：定向钻井的应用场合。课堂习题1、标出右图中a、b处的井斜角α、方位角φ、水平位移Cαa，以及井底Z点的闭αb合距C。tφaCaCtCbφb2、在什么情况下全角变化率等于井斜变化率？在什么情况下全角变化率等于方位变化率？Δα2Δφ22αA+αBK=()+()⋅sinα，其中α=ccΔLΔL23、某井测得a点处井深1671米

5、，井斜角为1.30º，方位角为151.80º；b点处井深1699米，井斜角为2.50º，方位角为163.10º。试求a～b井段的井斜变化率、方位变化率和全角变化率。（单位用“度/30米”）ΔαΔφK=K=222αφK=(K)+(K)⋅sinαcΔLΔLαφ第二节井眼轨迹测量及计算目标：测量各点井深、井斜角和井斜方位角，计算各点三维坐标并绘图。一、测斜计算的意义及内容1、意义指导施工；资料保存。2、内容①测段计算：ΔD（垂增）、ΔS（平增）、ΔN、ΔE、K（井眼曲率）、ΔV（视平移增量）②测点计算：D、S、N、E、V、C、θ③绘图：水平投影图+垂

6、直剖面图。二、测斜方法及测斜仪器简介（自学，教材第89页）三、测斜数据的处理（重点，教材第89-90页）四、测段形状假设及测段计算方法1.直线，正切法（下切点法）；2.直线，平均角法；3.折线，平衡正切法；平均角法4.圆弧曲线，最小曲率法；正切法（下点切线法）5.圆柱螺线，圆柱螺线法。A平衡正切法A′B最小曲率法圆柱螺线法圆柱螺线的特点：水平投影图是圆弧，垂直剖面图也是圆弧。柱面展开SdhNHds水平投影E参考书目：韩志勇．定向井设计与计算．北京：石油工业出版社，1989五、井眼轨迹计算方法（重点）1、轨迹计算的顺序①测段计算：ΔD（垂增）、Δ

7、S（平增）、ΔN、ΔE、K（井眼曲率）、ΔV（视平移增量）②测点计算：D=D+ΔDii−1iS=S+ΔSii−1iN=N+ΔNii−1iE=E+ΔEii−1i2、测斜计算的方法①平均角法：推荐手算采用。②圆柱螺线法：③校正平均角法：推荐电算采用。①平均角法：测段计算：测点计算：ΔD=ΔLcosαD=D+ΔDc21ΔS=ΔLsinαS=S+ΔSc21ΔN=ΔScosφN=N+ΔNc21ΔE=ΔSsinφE=E+ΔEc21α+αφ+φ1212其中：α=φ=cc22V=Ccos(θ−θ)22o2V表示下端点的视平移；2C表示下端点的水平位移；2θ表示

8、原设计方位角；oθ表下端点的平移方位角：2E当>0时，=2；Nθarctg22N2E当N<0时，=180°+arctg2。θ22N2②圆柱螺线法（曲率