钻井工程3-井眼轨道设计与控制演示教学.ppt

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1、钻井工程3-井眼轨道设计与控制第一节井眼轨道设计的原则和方法一、基本概念二、各参数之间的数学关系三、井眼轨道设计的原则和方法§1WellPathDesign2井眼轨道：是指在一口井钻进之前人们预想的该井的井眼轴线形状。井眼轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状，也就是井眼轴线（井眼中心线）。一、基本概念（一）井眼轨道的基本要素3B点垂直井深AＡ点测量井深：Ｌ＝ＯＡＡ点井斜角ＯHB垂直井深(TVD)H:转盘面至井底的垂直距离测量井深(MD)L:井口至井眼某点的轨迹长度垂深、测深、井斜角的概念井斜角:井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角B井深（wellDepth）:转盘面至井底的井

2、眼轨迹长度井深：Ｌ＝ＯB456ＯAＢ井斜变化率的概念和计算井斜变化率Ｋ：单位井段的井斜变化7ＯＡＢＮＥ方位角、方位变化率的概念和计算方位变化率Ｋ：单位井段的方位变化方位角：从正北方向顺时针转至井眼轴线上某一点的切线（钻进方向）在水平面上的投影线的夹角8水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离ＯＡＮＡ点水平位移：ＳA＝OAE(完井井底)闭合距：SE＝OE闭合方位角闭合距SE:完井井底水平位移闭合方位角:从正北方向顺时针转至闭合距之间的夹角水平位移、闭合距、闭合方位角的概念910井眼曲率K：在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含了方位角

3、的变化。ABKc狗腿严重度（狗腿度）全角变化率狗腿角：井眼曲率：井眼曲率的概念和计算11磁偏角的概念及其校正方法定义：地球正北方位线实测：地球磁北方位线方位角两线不重合形成夹角－磁偏角磁偏角示意图若磁北方位线在正北方位线以东－东磁偏角（C）我国西部地区若磁北方位线在正北方位线以西－西磁偏角（A）我国东部地区磁偏角的确定实测由等偏地磁图查得用该地区的经纬度计算由当地地质部门提供磁偏角的校正方法：若为东磁偏角，与磁方位角相加；反之相减，即为井斜方位角。12oN(i)E(j)D(k)rotnbAαDmSh假设井眼轨迹是一条空间曲线，则可以用空间直角坐标系来描述。选取笛卡尔坐标系ＯＮ

4、ＥＤ。原点Ｏ选在井口处；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。北坐标（Ｎ）：从井口至井眼轴线上某一点在北坐标轴上的投影的距离。东坐标（Ｅ）：从井口至井眼轴线上某一点在东坐标轴上的投影的距离。井眼挠率（Ｒｎ）：单位长度井段井眼轴线的主法线绕井眼轴线所转过的角度.13井身剖面由直井段、造斜段、稳斜段、增斜段、降斜段和水平段组合而成。直井段:设计井斜角为零度的井段。造斜点（Ｄｋｏｐ）:开始定向造斜的位置称为造斜点。以该点的井深来表示。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。造(增)斜段:井斜角随井深增

5、加的井段稳斜段:井斜角保持不变的井段。降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。水平段：井斜角大于86°的井段。（二）井身剖面与精度控制直井段造斜点增斜段增斜段水平段直井段降斜段稳斜段amax水平位移14精度控制目标点：即设计规定的、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。靶区及靶区半径（ｒｔ）:包含目标点在内的一个区域称为靶区。在一般油气井中，靶区半径为允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离,靶区为在目标点所在的水平面上,以目标点为圆心,以靶区半径为半径的一个圆面积。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。靶心距

6、（ｓｔ）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离。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。15目标点和误差椭球o设计井眼实钻井眼目标点误差椭球油气层靶心距16直井和定向井的靶区和控制圆锥靶区靶区半径控制圆锥井口油气层17水平井的靶区井眼轨道水平范围垂直范围水平段长度18草古100-平5井水平位移736.5米完钻井深1427m水平位移736.5米水平位移736.5m高难度三靶点19（三）井眼轨道水平投影1）工具弯角: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。203）

7、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。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。ON－正北方向线OE－正东方位线OA－井底井斜方位线－高边方位线OB－造斜工具定向方位线OC－造斜工具的安置方位线215）工具面角（βt）：造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。