第五章井眼轨道设计与轨迹控制ppt课件.ppt

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1、第五章井眼轨道设计与轨迹控制概述轨道与轨迹的概念轨道——设计的井眼轴线轨迹——实钻的井眼轴线定向井用途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气层、老井侧钻等。轨道设计与轨迹控制的发展★1859年，美国E.H.Drake在宾夕法尼亚用钢绳冲击钻钻出第一口石油井。★1900年，旋转钻井问世，开创了石油钻井新纪元。但仍认为旋转钻井的井眼轨迹与顿钻

2、一样，为一条铅垂直线。★20世纪20年代末，意外发现井斜，开始发展直井防斜技术。★20世纪30年代初，在海边向海里打定向井取得成功。此后，定向井技术得到了迅速发展和广泛应用。井轨道设计与轨迹控制技术便应运而生。第一节井眼轨迹的基本概念一．轨迹的基本参数（测斜参数）井深、井斜角、井斜方位角----三个基本参数。（1）井深（或称为斜深、测深）井口(通常以转盘面为基准)至轨迹上某点（测点）的井眼长度。井深以字母Dm表示，单位为米(m)。井深增量（井段长度）以ΔDm表示。（2）井斜角轨迹上某点的切线（称井眼方向线）与重力线（铅垂线）的夹角。

3、井斜角以字母α表示，单位为度（°）。井斜角增量用Δα表示。（3）井斜方位角轨迹上某点的切线在水平面上的投影（称为井斜方位线）与正北方向线的夹角。以正北方线为始边，顺时针旋转为正，逆时针为负。方位角以字母φ表示，单位为度（°）。方位角增量用Δφ表示。第一节井眼轨迹的基本概念二．轨迹的计算参数垂直深度、水平长度、水平位移、平移方位角、Ｎ坐标和Ｅ坐标、视平移、井眼曲率等。（1）垂直深度（垂深）轨迹上某点至井口所在水平面的距离（D)。垂深增量称为垂增（ΔＤ）。（2）水平投影长度（水平长度、平长）轨迹上某点至井口的长度（井深）在水平面上的投影

4、（LP)，水平长度的增量称为平增（ΔLP）。（3）水平位移（平移）轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（S）。或轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线又称为平移方位线。国外将水平位移称作闭合距。我国将完钻时的水平位移称为闭合距。第一节井眼轨迹的基本概念二．轨迹的计算参数（4）平移方位角以正北方线为始边顺时针转至平移方位线上所转过的角度（θ）。国外将平移方位角称作闭合方位角。国内指完钻时的平移方位角为闭合方位角。（5）Ｎ坐标和Ｅ坐标轨迹上某点在以井口为原点，南北方向和西东方向为坐标轴的水平面坐标系里的坐标。分别用字母N、E表示，

5、相应的增量用ΔN、ΔE表示。（6）视平移水平位移在设计方位线上的投影长度。用字母V表示。(7)井眼曲率K（狗腿严重度、全角变化率）指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率:Kc=γ/ΔDmΔDm——轨迹上两点间的井眼长度（段长）。γ——称为狗腿角或全角变化，指轨迹上两点间的井眼方向变化的角度（两点的井眼方向线的夹角）。☆Lubinski公式：cosγ=cosαA·cosαB+sinαA·sinαB·cos(φB-φA)☆行业标准计算公式：γ=(Δα2+Δφ2·sin2αc)0.5γ——井段的狗腿角，(°)；Ｋc——井段的平均井眼曲率，(°)/

6、m；αc——井段的平均井斜角，（°），αc=(αA+αB)/2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1.三维坐标法坐标系：0-D-N-E第一节井眼轨迹的基本概念能形象直观地反映出井眼的形状和走向。但不能反映出真实的井身参数，且作图难度大。第一节井眼轨迹的基本概念三、井眼轨迹的图示法2.投影图示法垂直投影图+水平投影图轨迹在设计方位线所在的铅垂面上的投影。原点：井口横坐标：视平移V纵坐标：垂深D轨迹在水平面上的投影。原点：井口坐标轴：N，E缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L、井斜角α和水平位移S等轨迹参数。V

7、EDφα’SθNLPV目标点设计方位线第一节井眼轨迹的基本概念三、井眼轨迹的图示法3.柱面展开图示法（二图法）垂直剖面图+水平投影图过轨迹上的每一点作铅垂线，所有铅垂线便构成一个曲面，称为柱面。将此柱面展开就形成垂直剖面图。原点：井口横坐标：平长LP纵坐标：垂深D优点（1）容易想象轨迹形状（2）能真实反映井身参数（3）作图简便第二节轨迹测量及计算1.测量内容井深Dm、井斜角α、方位角φ目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。一、测斜方法及测斜仪简介2.测斜仪分类按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、无线）按工作原理

8、分：磁性测斜仪（罗盘）、陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）。电源钟机相机测角装置密封减震扶正3.测斜仪结构一、测斜方法及测斜仪简介4.磁性测斜仪的工作原理仪器内主要由井斜刻度盘、罗盘、十字摆锤、照明和照相系统组成。罗盘的S极始终指北。