井眼轨道设计与监测

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1、刘修善井眼轨道优化设计与监测技术2002年10月1目录井眼轨道优化设计2.实钻轨道监测技术3.中靶预测及设计4.随钻修正轨道设计5.安全圆柱与防碰计算6.优化设计与监测软件7.设计与计算实例专题讨论特殊形状的水平井段设计；急需解决的技术问题。21.井眼轨道优化设计基本步骤选择剖面类型；确定造斜点、造斜率等参数；求解关键的待定参数；井眼轨道节点参数计算；井眼轨道分点参数计算；设计结果制表及绘图。3三段制轨道OSO1αaDtR1DaStαbtDabf1.井眼轨道优化设计1.1剖面类型41.井眼轨道优化设计1.1剖面类型O1O2

2、DtdOSαaDaStDαtabct五段制轨道αbf5双增轨道OSO1O2αaDtR1DaStR2αbαtDabtdcf1.井眼轨道优化设计1.1剖面类型61.井眼轨道优化设计1.2设计方法图解法(作图法)；查图法(标准图板)；平面解析法(国内外有所差异)；传统方法井眼轨道几何学基于空间解析几何、微分几何原理，进行井眼轨道的描述、设计、计算、监测和分析的一整套科学体系。7三段式(J型)五段式(S型)双增式(B型)二维定向井的典型剖面OSO1O2αoHTR1HZ△HfST△LwR2αwαfTH1.1二维定向井设计1.井眼轨道

3、优化设计81.井眼轨道优化设计1.2设计方法国外方法：91.井眼轨道优化设计1.2设计方法国内(增降模型)：101.井眼轨道优化设计1.2设计方法国内(双增模型)：11多圆弧组合剖面示意图OSO1∆L1HtR1StR3α2Habtdc∆L5α1α3α4O2O3R21.井眼轨道优化设计1.3三增剖面121.5三维漂移定向井设计YXOT1.井眼轨道优化设计131.5三维漂移定向井设计漂移轨道设计的优势解放钻压、提高机械钻速减少扭方位和起下钻次数减少井眼轨道控制的难度和工作量提高井身质量，降低钻井成本1.井眼轨道优化设计141.

4、5三维漂移定向井设计——基本方程1.井眼轨道优化设计151.5三维漂移定向井设计——约束方程1.井眼轨道优化设计16定向井的漂移轨道示意图O1O2ZT△L3TOSα0ZKSTZαf△ZfABCD垂直剖面展开图水平投影图YXOφ0TψTABCDSTVT1.5三维漂移定向井设计1.井眼轨道优化设计171.6绕障井设计——水平投影图设计gRgφOTPQVTVgδOyX水平投影图设计DHDVYx1.井眼轨道优化设计18将O-XY坐标系绕井口点顺时针旋转t角度，使X轴通过目标点t而建立新坐标系O-xy，则1.6绕障井设计——绕障必

5、要性判断1.井眼轨道优化设计如果则需要进行绕障设计。否则，不必考虑障碍物，进行常规的二维设计即可。191.6绕障井设计——绕障方向判断，并求初始设计方位1.井眼轨道优化设计201.6绕障井设计——求方位扭转角1.井眼轨道优化设计其中其中其中21垂直剖面图OSO1αoHTRHZST△LwαwTHPABQ1.6绕障井设计——垂直剖面图设计1.井眼轨道优化设计关键参数的求法同二维设计(用水平位移)难点：P、Q点的位置判别，及相关计算22靶区轨道设计选择靶段的剖面类型确定合理的入靶方向靶前轨道设计需要考虑进入首靶的井眼方向1.7多

6、目标井设计1.井眼轨道优化设计23直线模型1.7多目标井设计——入靶方向1.井眼轨道优化设计24空间圆弧模型RijTiλijTj空间圆弧模型示意图1.7多目标井设计——入靶方向1.井眼轨道优化设计25三点定圆模型TiζtηTkTjξβγ三点定圆模型示意图1.7多目标井设计——入靶方向1.井眼轨道优化设计26自适应模型1.7多目标井设计——入靶方向1.井眼轨道优化设计272.实钻轨道监测技术2.1井眼轨道的挠曲形态Frenet标架法面密切面从切面TMΓbnt28例子：(500m,4°,357°)(530m,6°,2°)假设：

7、直线段2.实钻轨道监测技术2.2平均角法292.实钻轨道监测技术2.3平衡正切法假设：折线段302.实钻轨道监测技术2.4圆柱螺线法假设：垂直剖面图和水平投影图上均为圆弧R△L2Sα1α1α2α2OH(Z)(a)垂直剖面图1r△S2Yφ1φ1φ2φ2X(b)水平投影图1O312.实钻轨道监测技术322.实钻轨道监测技术2.5校正平均角法假设：圆柱螺线法的简化算法33假设：空间圆弧2.实钻轨道监测技术2.6最小曲率法YXOZηξζ21Ω空间圆弧模型342.实钻轨道监测技术352.实钻轨道监测技术2.7弦步法假设：空间圆弧，但

8、测段为弦长362.实钻轨道监测技术2.8自然曲线法假设：井斜率和方位率分别保持为常数372.实钻轨道监测技术2.9曲线结构法κ=常数τ=0κ=κ(L)τ=0法面密切面从切面TMΓbntκ=κ(L)τ=τ(L)382.实钻轨道监测技术假设：测点的结构参数决定测段的曲线形态OXAB曲线结构法的原理YηZζr