钻井工第十章井眼轨道设计与轨迹控制.ppt

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1、海油陆探、海油陆采2西江24-3海上平台西江24-1边际油田34水平井技术适合于薄层的开采扩大泄油面积增加控制储量提高油井产能0.6万吨直井的5倍以上（L=300m）5需要有合适的角度，才能达到矢量入靶薄油层开发油层薄，中靶难角度偏大角度偏小67薄油层开发井眼轨迹在油层最佳位置穿行难层薄，地层倾角变化，有时上翘或下倾精确控制几千米远的钻头走向难度大891011121314概述：井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。井眼轨迹：一口井的实际井眼轴线的形状。定向井轨道：二维定向井：过井口和目标点的铅

2、垂面上的曲线。三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。轨迹控制：直井防斜打直。特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道与轨迹相一致。15二维三维16直井用途：油田开发和勘探。有井斜限制要求。定向井用途：1.地面环境条件的限制高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等。2.地下地质条件的要求断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。3.处理井下事故的特殊手段井下落物侧钻、打救援井等。4.提高油藏采收率的手段钻穿多套油

3、气层、老井侧钻等。1718轨迹控制技术的发展：★20世纪20年代末，发现井斜，直井防斜技术。★20世纪30年代初，在海边向海里打定向井取得成功，定向井技术迅速发展和广泛应用。★20世纪30-40年代，转盘钻井经验预测定向钻井法。★20世纪50-70年代，井底动力钻具经验预测定向钻井法。★20世纪80年代，滑动导向钻井法，MWD技术。★20世纪90年代至今，旋转导向钻井法，轨迹自动控制技术，几何导向与地质导向技术MWD、LWD、FEWD技术。19本章内容提要第一节井眼轨迹的基本概念第二节轨迹测量及计算第三节

4、直井防斜技术第四节定向井轨道设计第五节定向井造斜工具及轨迹控制第六节水平井钻井技术简介20第一节井眼轨迹的基本概念Section1Basicconceptsofwelltrajectory目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。一、轨迹的基本参数测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测点”。测深、井斜角和井斜方位角----轨迹的三个基本参数。(1)测深：井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。以字母Dm表示，单位为米(m)。测深增量（井段）：下测点测深与上测点测深之差。以ΔDm表示。21(

5、2)井斜角(α)：指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度(°)。井眼方向线：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。井斜角增量(Δα)：下测点井斜角与上测点井斜角之差。Δα＝αB－αA22第一节井眼轨迹的基本概念一、轨迹的基本参数(3)井斜方位角φ（井眼方位角、方位角）：在水平投影图上，以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。井眼方位线（井斜方位线）：某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。井斜方位角增量Δφ：上下测点的井斜方位角之差。Δφ＝

6、φB－φA井斜方位角的变化范围：0～360°。23第一节井眼轨迹的基本概念一、轨迹的基本参数井斜方位角的另一种表示方式：象限角：指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角的变化范围：0～90之间。磁偏角：磁北方位与正北方位之间的夹角。磁偏角校正：真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角24第一节井眼轨迹的基本概念一、轨迹的基本参数r二、轨迹的计算参数因为实际井眼轨道是一条ON（i）E（j）空间曲线，所以可以用空间直角坐标系来描述。一般选取直角笛卡尔坐标系ＯＮＥＤ。原点Ｏ选在井

7、口处；Ｎ轴指向正北，单位矢量为i；Ｅ轴指向正东，单位矢量为j；Ｄ轴垂直向下，单位矢量为k。如果Kb和Kn分别表示r点的曲率和挠率,则有D（k）25第一节井眼轨迹的基本概念l⎪l⎪22⎪⎪23(⎪⎪000r=Ni+Ej+DkN(l)=∫sinαcosφdl⎫l⎪E(l)=∫sinαsinφdl⎬D(l)=∫cosαdl⎭d2rdr⎫Kb=2•2⎪dldldrdrdr⎬,2,3)⎪Kn=dldl2dl⎪Kb⎭26第一节井眼轨迹的基本概念二、轨迹的计算参数三、井眼轨迹的图示法对一条空间曲线可以有不同的表示方法。

8、三维坐标法：如前面所示。柱面图示法：垂直剖面图（柱面展开图）+水平投影图柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成了垂直剖面图。可以反映出真实的井身参数，如：测深、井斜角、垂深；作图简便。27第一节井眼轨迹的基本概念28在测量过程中，需借助三种媒介：大地的重力场、大地磁场、天体坐标系。借助重力场测量井斜角、高边工具面，测量的基准是测点与地心的连线，即铅垂线。（测角器、罗盘