三维多目标定向井轨道设计(第四章)
第四章 三维多目标定向井轨道设计
井眼按照其轴线形状可以分为三类：垂直井、二维定向井和三维定向井。这个分类并不是根据实钻的井眼形状，而是根据设计的井眼形状来分的。原设计的两维定向井，实钻出来的井眼形状都是三维的，但它们仍被称为两维定向井。这好象原来设计为垂直井，而实钻出来的井眼都有一定的井斜角和方位角。它仍被称为垂直井一样。只有当设计的井眼轴线，既有井斜角变化，又有方位角的变化，才能称为三维定向井。
三维定向井的设计和施工，都比两维定向井困难，三维设计的思路和方法，是将三维设计转化为两维设计。
本文重点讨论三维双目标及三目标的设计的问题。
第一节 一般三维双目标定向井轨道设计
三维双目标定向井的设计，其设计方法与一般普通定向井设计一样，在已知第一靶垂深1H 、第一靶方位1φ、第一靶位移1A ，第二靶方位2φ、第二靶位移2A 、第二靶垂深2H ，造斜点井深a D ，第一靶后增降斜率z K 和变方位曲率K 参数下，进行基本参数计算。 1、基本参数计算
1.1 计算两靶位移差和两靶垂深差 12A A A -=? 12H H H -=? 1.2 计算过渡参数
a e D H D -=1 1A S e = z z K R /5730= 1.3 计算最大井斜角
)2/(2(22
2
1max e z e z e e e S R S R S D D tg -++?=-α 1.4 各井段参数的计算和结果验算 1.4.1 增斜段参数
max α?+=z a z R D L max sin α?=z z R D )cos 1(max α-=z z R S 1.4.2稳斜段参数
e
z e e w S R S D L 222-+=
max
cos α?=w w L D
max
sin α?=w w L S
2、扭方位段的设计
中第一靶后，后续设计为扭方位设计。其设计方式有：可设计为稳斜变方位井段后接变井斜（或稳井斜）稳方位井段的设计。
令：2
H D t =
2A S t = 2φφ=b 11cos φ?=A N b 1
1sin φA E b =
1H D b = max α=b A 1φφ=b w
z b L L L += 2.1 设计水平投影图的主要参数
1
sin φt t S E =
1
cos φt t S N =
1
A S b = 扭方位点自b 点至t 点的设计示意图见图1，图2
图1 扭方位设计
2.2 扭方位轨道设计方法 2.2.1设计水平投影图的主要参数
计算变方位段水平投影曲率半径a R :
π
α5400sin 2?=K R b a （1）
计算变方位段方位扭转角A(见图3)
'
-'+-+=t
a
t t
a t t a
N R E arctg
E R N E R arctg
A 22
2
（2）
计算水平投影总长度S:
)
2(180
22
'?-++??+
=t a t t a
b E R N E R A S S π （3）
式（2）、（3）中''t t N E ,分别按下列式子计算：
b b t b b t t N N E E N φφcos )(sin )(-+-=' （4）
b b t b b t t N N E E E φφsin )(cos )(---=' （5）
2.2.2垂直剖面图的设计
计算变方位段终点与目标点连线井斜角c α：
t
t
D S arctg
Lc ??=α （6） 式（6）中t t D S ??,分别按下列式子计算：
180π
α?
?-
-=?b a b t t tg R A D D D （7）
5.022)2('-+=?t a t t t E R N E S （8）
图2 扭方位水平投影图
2.2.3 变方位段终点与目标点之间井段设计：
A ：变方位段终点与目标点之间井段设计为增（降）斜段，计算井斜角变化t α?增
斜段（或降斜段）曲率半径)(n z R R 和轨道长度t L
?。
b
c t ααα-=?2 （9）
)
2sin(2)(5
.0220t t t S D R α??+?=
（10）
π
αt
t R L ??=
?0180 （11）
增斜时00;R R R R n z ==降斜时。
B ：变方位段终点与目标点之间井段设计为增（降）斜段后接稳斜段，计算井斜
角变化t t L ??和轨道长度α。
05
.0002
02002
)2(2A R A R A H H arctg
t -?-+-=?α （12）
5
.0002
0200)2(180A R A H R L t t ?-++???=?απ （13）
式（12）、（13）中:,00分别按下列式子计算A H
b c t t D S H αα-??+?=cos )(5.0220 （14）
b
c t t D S A αα-??+?=sin )(5.0220 （15）
增斜时z z K R R ?==π54000；降斜时n n K R R ?==π54000
2.2.4井眼轨道参数计算
图3 计算变方位段扭转角
变方位段轨道上任意点计算方位角的井斜角i i i Φ,α：
b i αα= （16）
b bi
b i L K αφφsin 30?±
= （17）
式（17）中当b t φφ>时，取“+”号；当b t φφ<时，取“－”号。
稳方位段属于二维常规定向井设计，其参数可按SY/T5435有关条款计算。
第二节 三维双目标定向井优化设计方法
定向井剖面设计方法，已由二维设计发展到三维设计，特别是近年来，计算机技术在定向井的设计与施工中得到了普遍的应用，使得定向井剖面设计的理论与方
法更加完善。常规的二维双目标设计，因不考虑井眼轴线方位的变化，设计方法比较简单，不能指导和解决定向井实际施工中双靶有方位偏差问题，尤其是双靶方位偏差较大、井段较短不足扭方位以及地面井位又受限的情况下，必须寻求一种新的井眼轴线设计方法。
本文提出一种能减少扭方位工作量，在第一靶点达到规定的井斜和方位要求的有条件限制的三维双目标井身轨迹设计方法。 1、设计方法及计算公式
有条件要求的三维双目标定向井设计法与常规的二维定向井设计方法和一般的三维绕障设计方法有所区别，其突出特点是在第一靶点达到规定的井斜和方位要求以后，减少中第二靶不必要的扭方位情况，尤其当双目标间距较短不足扭方位时，更体现出此方法的优越性。设计的重难点在于初始方位的选取。
初始方位选取对于三维双目标定向井设计很重要，其初始方位的选取恰当与否决定了扭方位的工作量。初始方位区间确定方法，先根据双目标设计条件（111,,φS H ；
222,,φS H 两靶的垂深、方位和水平位移），求出两靶连线方位和垂线方位，确定初始
方位大致范围，两靶点东西、南北坐标分量
)cos(111φ?=S N )sin(111φ?=S E )cos(222φ?=S N )sin(222φ?=S E
两靶连线方位：
1
21
2
E E N N --=φ
垂线方位：
)
/1(1φφtg tg cx -=
式中：
111,,φS H ：第一靶的垂深、闭和方位和水平位移； 222,,φS H ：第二靶的垂深、闭和方位和水平位移； 11,N E ：第一靶东西、南北分量； 22,N E ：第二靶东西、南北分量； 初始方位范围就在（1,φφcx ）之间。
设水平投影图内方位变化率a K ，先不考虑井斜变化率，在最后校核时，保证全角变化率在允许范围内即可。初步选择垂线方位作为初始方位。其计算顺序为：
cx φφβ-=11 φφβ-=12
||||21ββφ+=?
25730sin |sin 21φφβ?-?=tg
Ka S op
式中：
φφ,cx ：垂线、两靶连线方位； φ?：井口到目标点方位变化量。
在保证有造斜段的情况下，以第一靶点规定的井斜、方位（两靶连线方位）垂深、位移为迭代条件，给定一定求解精度，确定出扭方位工作量最小最优初始方位。 2、第一靶点规定井斜角、方位角计算公式
在造斜点和造斜率给定条件下，第一靶点规定井斜角计算公式为： a
D H H -=10
1
0S A =
z z K R /5730=
202
00max 222A R A R A H H arctg
z z --+-=α
式中：
a D
：造斜点井深； z K ：造斜率/100米； z R ：曲率半径；
max α：第一靶规定井斜角。 3、井身各段参数计算
（1）造斜段
3.57/max α?+=z a z R D L
max sin α?+=z a z R D D
)
cos 1(max α-?=z z R S
（2）稳斜扭方位段
a
a K R /5730=
max
sin /3.57/αφ??+=a z wn R L L
max
tan /3.57/αφ??+=a z wn R D D
φ?+=sin a z wn R S Y
)
cos 1(φ?-?=a wz R X
2
2
wn
wn wn Y X S +=
式中：
a R ：扭方位曲率半径。 4、双靶连线井段设计
双靶连线井段设计可分两种情况：一是两靶比较近；二是两靶比较远其设计方法有所不同。
对于两靶比较近的情况，较好的办法是采用均匀的增（降）斜率，改变井斜角，使之准确钻达目标点。在这种情况下，需要设计的参数是：两靶井段的造斜率该有多大；两靶井段井眼长度有多长；钻进这段井眼时井斜角的增量应为多少。 设计已知条件是，钻达第一靶点的规定井斜角，两靶之间的垂增和平增，待求参数计算公式为：
max 22αα-??=?H
A
arctg
dai 2
sin
22
2dai
dai
A H R α??+?=
180
π
α?
??=?dai dai dai R L
式中：
A ?：两靶之间的平增； H ?：两靶之间的垂增； dai α?：井斜角增量；
dai R ：两靶之间的曲率半径； dai L ?：两靶之间的段长。
在以上公式中，若dai α?>0，dai R >0则表示两靶井眼之间需要增斜，否则，需要降斜，若0=?dai α，表示稳斜钻进即可。
两靶连线比较长的情况下，最好不采用单一井段形状，而应先根据给定条件，集中力量改变井斜角，然后稳斜钻达目标点。
设钻达第一靶时的井斜角为max α，两靶连线的平增和垂增为H A ??,，给定增降斜率，可以求得两靶之间的最大井斜角，
H A
arctg
s ??=α
若s α
两靶之间的段长为：
22A H L ?+?=
两靶之间井段井斜角的增量为dai α?，可用下式求得（以增斜为例）：
01
0101
012
012
0101222A R A R A H H arctg
dai --+-=?α
式中：
|
|cos max 01s L H αα-=
|
|sin max 01s L A αα-=
01R
或等于z R ，或重新确定的增斜率。
稳斜段的井斜角为dai wx ααα?+=max ；则两靶之间井段的长度为：
01
012
012010123.57A R A H R L -++??=
α
第三节 三维绕障多目标定向井设计方法
把三维绕障多目标井的设计轨道分为七段，即直―增―增扭―稳扭―稳稳―稳扭―稳稳，采用柱面法，推导出该类井轨道设计的通用算式，并编制了计算机程序。利用该设计方法完成三维绕障多目标井的轨道设计。 1、设计原理
将垂直剖面图看成柱面展开图，井眼轴线在柱面上。设计时分别进行水平投影图设计和垂直投影图设计。在计算有关参数时，要考虑井斜方位变化，扭方位段在水平投影图上是圆弧，井斜变化在垂直剖面图上也是圆弧。
如图1所示，靶点D 的垂深、水平位移、闭合方位分别为H 、A 、φ，要求达到最大井斜角m α。第一次开始扭方位点A ，可能在造斜段ab 之间，也可能在稳斜段上，这要依设计条件而定。第一次开始扭方位点B ，可能在造斜段ab 之间，也可能在稳斜段上，这要依设计条件而定。设计时，保证在D 点达到规定井斜和方位。 尽管垂直剖面是简单的直增稳三段制，但细分起来，三维井身将分为七段，形成四种剖面组合：
（1）直―增―增扭―稳扭―稳稳―稳扭―稳稳 （2）直―增―增扭―增扭―稳稳―稳扭―稳稳 （3）直―增―增扭―增扭―增稳―稳扭―稳稳 （4）直―增―稳―稳扭―稳稳―稳扭―稳稳 2、基本计算公式
先计算水平投影图上的参数（见图4），后计算垂直剖面图上参数。因为计算垂
直剖面图上的参数时，必须知道水平投影长度MT S ，而D C BC B A OA S MT
+++=。在设计水平投影图时，先假设出水平投影图内方位变化率，而不考虑井斜变化率的影响。在最后校核时，保证全角变化率在允许范围内即可。
图4 垂直和水平剖面图
2.1 水平投影图参数计算
设两次扭方位时的水平投影图内方位变化率分别为1A K 、2A K （单位°/100m ），则：
11/5730A A K R =
22/5730A A K R =
1φφφ-=? 水平投影图中，有
)cos 1(sin 2φφ?-+?=A Ao R A S p A Ho S R A S -?+?=φφsin cos 2 21A A Ro R R S +=
)22(
22
2
1
1AO
RO AO
RO Ao HO HO S S S S S S S tg -+-=?-φ
111φφβ?±=
12βφφ-=?
D C BC B A OA S MT
+++=
3.57/23.57/222
211φφ?--++?+=A AO RO AO HO
A p R S S S S R S 式中：
MT S ：目标点水平投影长度，m ； 1A R ：第一次扭方位段曲率半径，m ；
2A R ：第二次扭方位段曲率半径，m ；
A ：目标点闭合位移，m ；
φ：目标点闭合方位，（°）；
1β：BC 段的方位，即BC 与N 轴的夹角（°）；
φ?：井口到目标点方位变化量（°）；
1φ?：第一次扭方位变化量（°）； 2φ?：第二次扭方位变化量（°）； p S ：绕障点的水平位移，m ；
1φ：绕障点方位角（°）。
2.2 垂直剖面图参数计算
在设计垂直平面图之前，p S 、1φ及造斜点垂深z H 作为绕障条件，可根据实际情况，通过防碰计算确定。
下面确定造斜率z K 。剖面图中，有
m
b MT b tg S S H H α/)(--= （1）
)
cos 1(1m b R S α-= （2）
m z b R H H αsin 1+=)
cos 1/(sin m m b z S H αα-+= （3）
由（2）、（3）式，得
m
m m m
MT z b tg tg S H H S αααα/1)cos 1/(sin /----=
（4）
由（2）、（4）式，得
)
cos 1/(1
m b S R α-=m
m m m
MT z tg tg S H H αααα/)cos 1(sin /----=
1/5730R K H =
式中：
H K ：垂直剖面图内的造斜率（°）/100m ； b H ：b 点（造斜终点）的垂深，m ；
b S ：b 点的水平投影长度，m ；
1R ：造斜段在垂直剖面图内的曲率半径，m ；
H ：目标点垂深，m ； z H ：造斜点垂深，m ；
m α：最大井斜角（°）。
2.3 井身各段参数计算
以第一种剖面组合为例，见图5。
图5 多目标垂直剖面图
第2段（增斜）井斜角2α、垂深2H 、闭合位移2A 分别为：
)/1)/1(1(
1
2
112R S R S tg p p ---=-α
212sin αR H H z +=
p S A =2
第3段（增斜扭方位）垂深3H 、闭合位移3A 分别为：
m z R H H αsin 13+=
22
213x x A += 其中：
)cos 1(11??-=A R x p A S R x +?=?sin 12
第4段（稳斜扭方位）垂深4H 、闭合位移4A 分别为：
m tg S S H H α/)(3434-+=
2
4234x x A +=
其中：
)cos 1(113φ?-+=A p R S x 114cos 1(φ?-=A R x
第5段（稳斜稳方位）垂深5H 、闭合位移5A 分别为：
m tg S S H H α/)(4545-=
26255x x A +=
其中：
HO AO AO HO
A p S S S S R S S 23.57/2
2115-++?+=φ 12
2115cos 2)cos 1(φφ?-++?-+=HO AO AO HO
A p S S S S R S x 12
2116sin 2cos 1(φφ?-++?-=AO HO AO HO
A S S S S R x 第6段（稳斜扭方位）垂深6H 、闭合位移6A 分别为：
m tg S S H H α/)(5656-+=
A A =6
第7段（稳斜稳方位）垂深7H 、闭合位移7A 分别为：
U H H =7
m u tg H H A A α)(67-+=
其中U H 为井底垂深。
涪陵页岩气田三维水平井轨道优化设计方法探讨
第４６卷第２期 石 油 钻 探 技 术Vol .４６No .２２０１８年３月PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES Mar ．，２０１８收稿日期：２０１７１２１６；改回日期：２０１８０２１６。作者简介：李伟（１９９２—），男，河北秦皇岛人，２０１４年毕业于河北联合大学石油工程专业，油气井工程专业在读博士研究生，主要从事井眼轨道设计与轨迹控制、油气井管柱力学方面的研究。E mail ：leew eiupc ＠１６３.com 。基金项目：国家科技重大专项“变曲率井眼轨道设计方法研究” （编号：２０１６ZX ０５０６００１４）资助。?钻井完井?doi ：１０．１１９１１／syztjs ．２０１８０４１ 涪陵页岩气田三维水平井轨道优化设计方法探讨 李 伟１，刘文臣２，周贤海３，倪红坚４，于 凡１，臧艳彬２ （１.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２６６５８０；２.中国石化石油工程技术研究院，北京１００１０１；３.中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院，湖北武汉４３００３５；４.中国石油大学（华东）非常规油气与新能源研究院，山东青岛２６６５８０） 摘 要：为了降低涪陵页岩气田三维水平井的施工难度，保障三维水平井安全高效钻进，提出了三维水平井轨 道为“直井段—增斜段—稳斜段—稳斜扭方位段—稳斜段—增斜段—水平段”七段式的优化设计方法。首先根据井眼轨道的水平投影和垂直剖面建立轨道设计模型，再预设稳斜角和造斜方位角求解轨道设计模型，最后以轨道总长度最短为目标优选轨道。该方法将常规三维五段式轨道中增斜扭方位的第二个圆弧井段分为稳斜扭方位井段与铅垂面上的增斜井段进行设计，即先扭方位对准靶点方位再增斜中靶，以避免在极为关键的中靶阶段同时进行增斜与扭方位作业，降低中靶难度。采用该方法对已完钻井焦页１４３HF 井重新进行轨道设计，并将设计结果与原设计轨道及实钻轨迹进行了对比，发现新设计的轨道与实钻轨迹更贴近，该井实钻时为降低施工难度就是先扭方位对准靶点方位再增斜中靶的，这表明该三维水平井轨道优化设计方法更适用于涪陵页岩气田三维水平井的轨道设计与现场施工。 关键词：页岩气；三维水平井；井眼轨道；优化设计；数学模型；涪陵地区中图分类号：T E ２２ 文献标志码：A 文章编号：１００１０８９０（２０１８）０２００１７０７ ３ＤＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＷｅｌｌｂｏｒｅＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅＦｕｌｉｎｇＳｈａｌｅＧａｓＦｉｅｌｄ ＬＩＷｅｉ１，ＬＩＵＷｅｎｃｈｅｎ２，ＺＨＯＵＸｉａｎｈａｉ３，ＮＩＨｏｎｇｊｉａｎ４，ＹＵＦａｎ１，ＺＡＮＧＹａｎｂｉｎ ２ （１．Colle g e o f Petroleum En g ineering ，China Universit y o f Petroleum （H uadon g ），Qin g dao ，Shan ‐dong ，２６６５８０，China ；２．Sino p ec Research Institute o f Petroleum En g ineering ，Bei j ing ，１００１０１，China ；３．Petroleum En g ineering Technolo gy Research Institute ，Sino p ec Jian g han Oil f ield Com p any ，W uhan ，H u ‐bei ，４３００３５，China ；４．Research Institute o f Unconventional Petroleum and Renew able Ener gy ，China Uni ‐versity o f Petroleum （H uadon g ），Qin g dao ，Shandon g ，２６６５８０，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：In order to reduce operation difficulties in horizontal wells utilizing ３D wellbore trajectories and ensure safe and efficient drilling operation in the Fuling Shale Gas Field ，the team proposed an opti ‐mized design method that divides the ３D wellbore trajectory into ７sections ，i ．e ．，“vertical section —build ‐up section —inclination holding section —inclination holding and correction run section —inclination holding section —build ‐up section —horizontal section ”．In this method ，the first step involved establishing the traj ‐ectory design model according to horizontal projection and vertical profile of a wellbore trajectory ，and later steps involved presetting the inclination holding angle and the angle ‐building azimuth to solve the trajectory design model ．Finally ，the target trajectory w as optimized based on the target of least overall trajectory length ．T he second circular arc section of the build ‐up and correction run section in the conventional ３D five ‐section trajectory design was subdivided into inclination holding and correction run section and the build ‐up section on the vertical plane ．To reduce difficulties in hitting the target ，a conduct correction was run against the target azimuth w hich helped avoid simultaneous build ‐up and correction run operations in the extremely critical target hitting phase ，．T his method was applied in the w ellbore trajectory design of p reviously drilled Well Jiaoye １４‐３HF ．T he new ly designed trajectory was compared with the originally de ‐signed trajectory and it w as found that the new ly designed trajectory is in closer proximity to the actual one ，and the w ell w as actually drilled with the method of firstly conducting correction run against the target and then building up the angle to hit the target in order to reduce the operation difficulties ，w hich indicates that the ３D horizontal wellbore trajectory optimization design method is more suitable for the design and on ‐site operation of ３D horizontal wells drilling in the Fuling Shale Gas Field ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：shale gas ；３D horizontal well ；well trajectory ；optimization design ；mathematical model ；Ful ‐ing Shale Gas Field 涪陵页岩气田所处地区属山地丘陵地貌，为了 最大限度地减少井场数量、减小单井占地面积及降 低地面工程造价，提高页岩气整体开发效益，多采用 “井工厂”技术进行开发［１６］。为了满足集中压裂的需求，水平段井眼方位一般设计为与最大主应力方万方数据
井眼轨道设计与轨迹控制培训教材习题集
井眼轨道设计与轨迹控制培训教材习题集 四、简答题 1. 井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？ 答：井眼轨迹基本参数包括：井深、井斜角、井斜方位角。这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置。 2. 方位与方向的区别何在？请举例说明。井斜方位角有哪两种表示方法？二 者之间如何换算？ 答： 方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内（当然也可能在水平面上）。 方位角表示方法：真方位角、象限角。 3. 水平投影长度与水平位移有何区别？视平移与水平位 移有何区别？答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平
面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。 视平移是水平位移在设计方位上的投影长度。 4. 狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹 角（注意是在空间的夹角）。狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。 5. 垂直投影图与垂直剖面图有何区别？ 答：垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图，即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图。 6. 为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超 过180 实际资料中如果超过了怎么办？ 答：因为假设一个测段内方位角沿顺时针变化超过180° 时，沿逆时针其变化则小于180°，所以一个测段内方位角变化的绝对值不得 超过180°。实际资料中超过了，则可用如下方法计算： 当4- 4-1 > 180°时， △①i =O i -①i-1 -360 当①i-①i-i v -180 o时， △①i=O i-①i-i +360 o 7．测斜计算，对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要
定向井轨迹控制技术要求
定向井轨迹控制技术要求 1 范围 本标准规定了定向井轨迹控制技术,包括相关的准备、质量要求、施工方法、安全措施、资料的收集和整理等做法。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T 5088-93 评定井身质量的项目和计算方法 SY/T5416-1997 随钻测斜认错测量规程 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY/T 5619-1999 定向井下部钻具组合设计方法 SY/T 5955-1999 定向井钻井工艺及井身质量要求 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1中靶targeting 实钻井眼轨迹进入预定的靶区。 3.2靶区target area 包括通常意义的靶圆以及地质规定的特殊目标范围。 3.3中靶预测target prediction 根据实钻井眼轨迹达到的位置及方向，对靶前待钻井眼的造斜率、方位调整率、井斜角和井斜方位角和长度进行预测。 4 准备 4.1钻机设备 4.1.1选用钻机类型的提升能力应不小于相同井深直井的钻机的1.3倍。 4.1.2钻井设备还应有：转盘扭矩仪、液压大钳、泵冲数表。 4.1.3安装质量按设计要求执行。 4.2钻具、工具和仪器 4.2.1使用的钻杆应比同类直井所用钻杆高一级。有条件的可使用18°斜台肩钻杆。 4.2.2钻杆内径应不小于56mm。 4.2.3钻铤、无磁钻铤、钻杆、稳定器和接头等下井前必须探伤。 4.2.4定向井专用钻具、工具配备见附录A（标准的附录）。 4.2.5测量仪器可选用单点、多点或有线随钻或无线随钻测斜仪或陀螺测斜仪。其尺寸大小依据井眼尺寸确定。有磁干扰的井段必须采用陀螺测斜仪。 4.2.6
井眼轨道设计及监控软件的开发_王慕玮
第24卷 第12期2008年6月 甘肃科技 Gansu S cience and Technolo gy Vol.24 N o.12 J un. 2008井眼轨道设计及监控软件的开发 王慕玮1,范海燕2 (1.新疆油田公司井下作业公司,新疆克拉玛依834000;2.新疆油田公司装备处,新疆克拉玛依834000) 摘 要:W PM S井眼轨道设计及监控软件实现了井眼二维轨道和三维轨道设计模型的统一,轨道设计参数关系明确,剖面类型任意组合,采用解析法对设计参数精确求解,且能任意求解轨道设计参数,克服了以往在三维井眼轨道设计中利用数值法等难以求解的缺点,能在极短时间之内设计出合理的井眼轨道。满足定向井、水平井、侧钻井、分支井及多目标井等各种类型的井眼轨道设计和随钻轨道设计的需要。 关键词:水平井;井眼;轨迹;设计;监控 中图分类号:T E242 1 井眼轨道的设计 1.1 二维井眼轨道模型 典型的二维井眼轨道形式如图1,二维井眼轨道设计一般模型如图2所示。(所有图进单栏,排版时将此句删掉) 设计模型不仅包含了常规的三段制(J型),五段制(S型)和双增型轨道,而且还可令直线段长度为零,由此组成多种轨道剖面型式。具有8个轨道设计变量,任意给定6个参数,即可判定方程是否含有解。在有解的情况下,可唯一确定另外2个设计参数。对8个变量,任选2个进行求解组合,可得到28种求解方式。 应用所建立的二维经验轨道设计模型和求解公式,开发了井眼轨道设计软件。在设计时,可作到灵活,快速,精确的设计,能满足用户多种设计需求,在实践中得到了很好的应用,同时也验证了模型的正确性和有效性。 1.2 三维井眼轨道模型 三维井眼轨道设计模型如图3。
钻井工程：第五章井眼轨道设计与轨迹控制.
第五章井眼轨道设计与轨迹控制 1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08 答： 井眼轨迹基本参数包括：井深、井斜角、井斜方位角。这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。 2．方位与方向的区别何在？请举例说明。井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？ 答： 方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内（当然也可能在水平面上）。 方位角表示方法：真方位角、象限角。 3．水平投影长度与水平位移有何区别？视平移与水平位移有何区别? 答： 水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。 视平移是水平位移在设计方位上的投影长度。 4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？ 答： 狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）。狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。 5．垂直投影图与垂直剖面图有何区别？ 答： 垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图，即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图。 6．为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过180 ？实际资料中如果超过了怎么办？ 答： 7．测斜计算，对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测点计算有什么关系？ 答： 测斜时，对一个测段来说，需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率；对一个测点来说，需要计算的参数有七个：五个直角坐标值（垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移）和两个极坐标（水平位移、平移方位角）。
井眼轨迹的三维显示
中文摘要 井眼轨迹的三维显示 摘要 本文介绍了国内外井眼轨迹三维显示技术的研究现状，归纳了常规二维定向井轨道设计原则和几种轨道类型的计算方法，以及井眼轨迹测斜计算的相关规定、计算模型假设和轨迹计算方法。从井位、井下测量和计算三个方面对井眼轨迹误差进行了讨论并简要说明了不同的井眼轨迹控制。在此基础之上，利用VB和MATLAB软件编制了井眼轨迹的三维显示软件，并简要介绍了该软件的设计流程、主要功能和难点处理，指出了软件的不足之处，展示了井眼轨迹三维绘图的所有运行界面，并附上软件说明书。最后，对井眼轨迹三维显示开发的研究方向进行了展望。 关键字井眼轨迹三维显示 MATLAB Visual Basic 轨迹计算轨道设计误差分析
重庆科技学院本科生毕业设计英文摘要 Abstract In this paper, at home and abroad well trajectory 3-D display technology of the status quo，Summarized the conventional two-dimensional directional well the track design principles and track several types of calculation method，And the well trajectory inclinometer terms of the relevant provisions, the model assumptions and trajectory calculation. From the wells, underground measurement and calculation of the three aspects of the well trajectory error was discussed and a brief description of the different well trajectory control. On this basis, using VB and MATLAB software produced a hole trajectory of the three-dimensional display software, and gave a briefing on the software design process, and difficulties in dealing with the main function, pointed out the inadequacy of the software, demonstrated the well trajectory 3-D graphics interface all the running, along with software manuals. Finally, the well trajectory 3-D display development direction of the prospect. Keyword:Well trajectory；3-D display；MATLAB ；Visual Basic；trajectory calculation ；trajectory design ；Error Analysis
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！
一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指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着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）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，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具
定向井的设计
第二章定向井的设计 2.1 定向井设计的准备 2.1.1 定向井基本技术术语 钻井工程师首先必须熟练定向井中的一些术语。 (1) 造斜点，Kick-Off Point 或 K.Ｏ.P，即井眼开始从垂直井段倾斜的起点。 (2) 井斜角，Inclination或INC，即井眼某一点的轴线的切线与铅直线之间的夹角。 (3) 方位角是表示井眼偏斜的方向，它是指井眼轴线在水平面的投影的方向与正北方向之间的夹角。 (4) 井斜变化率，指单位长度（100英尺或30米）内井斜角的变化值，而单位长度内方位角变化值则称为方位变化率。 (5) 垂深(True Vertical Depth)，TVD，深度零点到测点水平面的距离。 (6) 闭合距和闭合方位，闭合距指水平面上测点到井口的距离；闭合方位即在水平投影图上，测点与井口联线与正北方向的夹角 (7) Lead Angle，导角或方位提前角，预计造斜时的方向线与靶点方向线(目标方向)的夹 角。 2.1.2 作业者应提供的设计资料 (1) 井名、数量、地区； (2) 井的垂深； (3) 水平位移与方位； (4) 靶区描述与限制； (5) 井眼尺寸与套管程序； (6) 泥浆程序； (7) 邻井位置及可能的测斜数据； (8) 邻井的钻井资料； (9) 钻井承包商的名称及钻机号； (10) 钻杆描述 (11) 钻铤及加重钻杆的资料； (12) 泵型号、马力、缸套尺寸、冲程及额定泵压等； (13) 工具运输和人员计划； (14) 能提供的通讯； (15) 承包商及作业者代表的名字与电话； (16) 钻井工具的最小井径； (17) 定向钻井人员的食宿； (18) 狗腿严重度限制； (19) 轨迹测量方式； (20) 任何其他有关情况。 2.1.3 服务公司应提供的设计资料 (1) 一份(或几份)定向井设计图； (2) 服务公司计划提供的工具及设备清单； (3) 非磁钻铤的要求；
水平井工程设计及轨迹控制
水平井钻井工程设计及轨迹控制 一、水平井的概述： 八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。 自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八2五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。 在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
第六章井眼轨迹设计与控制第一次作业答案
第六章井眼轨迹设计与控制 第一次作业 1、已知某井的几个测段数据如下表所示（测段长均为30m），试计算每个测段的井眼曲率。分别用最小曲率法和空间曲线法计算，并加以对比。 解： 此处前二个测段采用的是最小曲率法，后二个测段的是采用空间曲线法。因此解题并不完整. （1）采用最小曲率法计算前二个测段井眼曲率 由公式：K=cos-1[cosαA cos B+sinαA sinαB cos(φB-φA)]*30/(L B-L A)（°/30m） 并注意到测段长均为30m，可得： 对于第一个测段：K=cos-1[cos35cos38+sin35sin38cos8]*30/30=5.62（°/30m）对于第二个测段：K=cos-1[cos25cos30+sin25sin30cos0]*30/30=5.00（°/30m） （2）采用空间曲线法计算后二个测段井眼曲率 由公式：Δα=αB-αA（°） αV=(αA+αB)/2（°） K=[Δα2+Δφ2sin2αV]1/2/ΔL*30（°/30m） 并注意到测段长均为30m，可得： 对于第三个测段： Δα=15-10=5（°） Δφ=80（°） αV=(10+15)/2=12.5（°） K=[52+802sin212.5]1/2/30*30=18.02（°/30m） 对于第四个测段： Δα=56-60=-4（°） Δφ=79（°） αV=(60+56)/2=58（°） K=[（-4）2+792sin258]1/2/30*30=67.12（°/30m） 答：该四个测段的井眼曲率依次为5.62°/30m、5.00°/30m、18.02°/30m、67.12°/30m。
定向井设计暨compass操作指南
第六章定向井设计暨c o m p a s s操作指南 一、定向井设计需要的基本数据 1、单井 (1) 所钻井井口的大地坐标，靶点的大地坐标并给出相应的经纬度，以及定向井的靶区描述（如定向 井靶点半径，水平井等）。 (2) 井身结构及套管程序（给定垂深），以及所用套管的型号和单位重量。 (3)若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。 (4) 该井所在地区的详细地质资料（包括地质分层，岩性及风险提示等）。 (5) 该井分段所用的泥浆比重，塑性粘度，切力，屈服值等。 (6) 钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量。 2 ，二、 少钻井工序，降低摩阻，减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性。 （2）．井身结构 根据地质要求和钻井目的，决定选用何种井身结构。 （3）．造斜点 造斜点应选在稳定、均质、可钻性较高的地层。造斜点深度的选择应考虑如下几点： A.相邻井的造斜点上下至少要错开15米以上，通常错开30～50米，防止井眼间窜通和磁干扰； B.中间井口用于位移小的井，造斜点较深。外围井口用于位移较大的井，造斜点较浅； C.如果设计的最大井斜角超过采油工艺或常规测井的限制或要求，应将造斜点提高或增加设计造斜率。 (4)．造斜率 在丛式井中，通常设计各井的造斜率为7～16°米。
(5)．最大井斜角 在保证油田开发要求的前提下，尽量不使井斜角太大，以避免钻井作业时，扭矩和摩阻太大，并保证其它作业的顺利进行，如电测、下套管作业等。常规测井工具通过的井段其最大井斜为62°。如果初始设计出最大井斜角达60°以上，则应适当调整造斜点和造斜率，使最大井斜不超过60°。当然，在一个丛式井平台上，可选择几口边缘井打水平井，以充分地利用平台，扩大采油面积。 (6)．井口分配 井口分配应考虑如下几点： A.用外围的井口打位移大的井，用中间的井口打位移较小的井。 B.按整个井组的各井方位，尽量均布井口，使井口与井底连线在水平面上的投影图尽量不相交，且成放射状分布，以方便轨迹跟踪。 C.考虑到钻井平台的最大额定载荷分布，将井斜大、位移大、井深较深的井安排在平台额定载荷大的地方。 D.如果按照（1）、（2）、（3）的顺序仍有不能错开的井，可以通过调整造斜点或造斜率的方法来解决。 ( 7)．防止井眼相碰 直井段的井身要符合要求，762毫米（30英寸）套管要求倾斜度小于0.5～l°。同排井在方位上要错开，避免干扰。邻井采用不同造斜率。 表层套管下深要错开，斜井段在空间交叉的井，最小距离为20米，直井段安全圆柱半径为15米。 (8)．合理安排钻井顺序 首先要按地质、开发部门有关注水配产要求和进一步对地层情况的掌握来进行。可采用先外排井，后内排井的顺序，防止内排岩屑堆集须进行清理；或由底盘一侧向另一侧推进的方式。 选择好一条合理的钻台井架移动路线，可省时省力。 (9)．使用优质钻井液，减少摩阻。对于井斜过大、水平位移过大的井，采用顶部驱动钻井装置来改善钻井作业。 (10)．上部井段采用集束钻井或集中打表层方式，可节约时间，提高钻井速度。 三、钻井平台位置优选 对于丛式井来说，优选平台位置，比一口定向井的设计更重要，且影响更大。除了考虑钻井工程方面的情况以外，还要考虑输油管道的建设、井场的地貌情况等，单从定向钻井的角度来优选，通常采用两种优选方式，一是累计水平位移最小，二是累计井深最少。 1．累计水平位移最小的平台位置优选 无论平台位置如何，靶点位置是一定的。因此，计算平台位置与靶点的距离，并使累计值最小就是这种优选方式的关键。 靶点位置通常以座标值给定，即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座标值，Y值是东西方向的座标值，即X值相当于北南位移，Y值相当于东西位移，水平位移的计算可依据两点间的距离公式来求到： 2．累计井深最少的位置优选 采用这种优选方式，首先要依照井底和井口位置进行试算。把所有井的轨迹全部设计出来，计算出累计的井深，然后改变井口位置，重新作轨迹设计，直到设计出最小的累计井深。 无论哪一种平台位置优选方式，在确定其优选的井口位置时，必须保证所有井都能打成。因此，第一是平台上的少数井的水平位移不能特别大；第二是少数井的总井深不能特别深；第三是为了有利于进行丛式井作业，应尽可能少地进行绕障作业，至少在丛式井设计中，基本上不存在绕障问题。
定向井钻井参数设计
定向井钻井参数设计 刘嘉 中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司 摘要：科技的发展，人口的剧增，造成了对能源的巨度消耗。这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗，而石油便是其中之一。在脚下的土地中，蕴含着大量的石油能源需要去勘探，这边需要有先进的开采技术，若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费，便是得不偿失了。 一、定向井钻井技术概述 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一，也是如今使用的越来越频繁的技术。采用定向井技术开采石油，不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源，在大幅度提高油气产量的同时，又不会对自然环境造成污染，是一项具有显著的经济效益的技术手段。 1.定向井：定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。 2.定向井的分类：按照井型的不同，可将定向井分为常规定向井（即最大井斜角在60°以内的定向井）、大斜度定向井（最大井斜角在60°到90°之间，也成为大斜度井）、水平井（最大井斜角保持在90°左右的定向井）、分支井、联通井。 二、定向井的设备介绍 1.泥浆马达：以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。 2.扶正器：在钻井过程中起支点作用，通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态，从而达到控制井眼轨迹的目的。 3.非磁钻铤：在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰，减少测量过程中的误差，使测量结果真实、有效。 4.浮阀：一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。 5.定向接头：为定向仪器提供稳定性的工具，便于准确了解马达等井眼下工具的方向，从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。 三、定向井参数设计：
水平井剖面设计(第二章)
第二章 水平井剖面设计 第一节 水平井剖面的设计内容 1、水平井剖面设计原则 水平井剖面的设计一般依据下面的几点： ●根据地质提供的入靶点止靶点三维坐标数据，计算水平段长，水平段稳斜角及设计方位角； ●确定剖面类型，考虑是否需要第一稳斜段，并考虑第一次增斜角的范围； ●确定水平井钻井方法及造斜率，选择合适的靶前位移； ●初步计算井身剖面分段数据，根据水平井剖面设计中可供选择的五个基本参数(即造斜点，第一稳斜角，第一稳斜段长度及第二造斜率)，选择其中的任意三个，求出其它两个参数后，再进行井身剖面分段数据计算； ●对初选剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计的基本参数，选取摩阻及扭矩最小的剖面； ●根据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到施工现场落实井位； ●复测井口坐标，对设计方位角及剖面数据进行微调，完成剖面设计。 2、水平井剖面设计的原理和方法 2.1 水平段的数据计算 假设水平段入靶点为A 点，止靶点为B 点，X 为南北坐标（纵标)，Y 为东西坐标（横标）,A 点垂深为H a ,B 点垂深为H b (以转盘面为基准),地质提供的三 维坐标可表示为A 点坐标（X a ,Y b ,H a ）,B 点坐标(X b ,Y b ,H b ) ●水平段垂深(H ?)的计算 H ?=H b 一H a 若H ?>0,说明水平段井斜角?90max πα。油藏程—完井方法 若H ?=0,说明水平段井斜角?=90max α。井身结构—井笛剖面—钻具组合 若H ?>0,说明水平段井斜角?90max φα。地面情况（钻机） ●水平段平增(S ?〉的计算 ()()22a b a b Y Y X X S -+-=?
定向井设计暨compass操作的指南
第六章定向井设计暨compass操作指南 一、定向井设计需要的基本数据 1、单井 (1) 所钻井井口的坐标，靶点的坐标并给出相应的经纬度，以及定向井的靶区描述（如 定向井靶点半径，水平井等）。 (2) 井身结构及套管程序（给定垂深），以及所用套管的型号和单位重量。 (3)若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。 (4) 该井所在地区的详细地质资料（包括地质分层，岩性及风险提示等）。 (5) 该井分段所用的泥浆比重，塑性粘度，切力，屈服值等。 (6) 钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量。 (7) 可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头类型等等。 (8) 给定工程设计标准及特殊要求。 (9) 该区域已钻井的定向井资料。 2、丛式井 (1) 平台的槽口分布，槽口间距，平台结构北角，该平台的中心坐标（坐标）和经纬度，以及覆盖区所有已钻井（包括探井）的井眼轨迹数据（井斜、方位等）。 (2) 丛式井的井口和靶点坐标及靶点垂深，定向井的靶区描述（如定向井靶点半径，水平 井等），以及油底垂深和口袋长度等。 (3) 井身结构及套管程序（给定垂深），所用套管的型号和单位重量等。. (4) 若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。 (5) 该井所在地区的详细地质资料（包括地质分层，岩性及风险提示等）。 (6) 该井分段所用的泥浆比重、塑性粘度、切力、屈服值等。 (7) 钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量等。 (8) 可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头类型等等。 (9) 该区域已钻井的定向井资料。 (10) 给定工程设计标准及特殊要求。 二、丛式井设计 1．丛式井的概念 丛式井是指一组定向井（水平井），它们的井口是集中在一个有限围，如海上钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较，大大减少钻井成本，并能满足油田的整体开发要求。 2．丛式井设计应考虑的问题 （1）．井身剖面 在满足油田开发要求的前提下，尽量选择最简单剖面，如典型的“直一增一稳”三段制，这样将减少钻井工序，降低摩阻，减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性。 （2）．井身结构 根据地质要求和钻井目的，决定选用何种井身结构。
钻井工程井眼轨道设计与轨迹控制
. 第五章井眼轨道设计与轨迹控制 1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08 答： 井眼轨迹基本参数包括：井深、井斜角、井斜方位角。这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。 2．方位与方向的区别何在？请举例说明。井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？ 答： 方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内（当然也可能在水平面上）。 方位角表示方法：真方位角、象限角。 方位线位置真方位角与象限角关系 真方位角＝象限角第一象限 真方位角＝180°第二象限－象限角 真方位角＝180°＋象限角第三象限 －象限角360°真方位角＝第四象限 水平投影长度与水平位移有何区别？视平移与水平位移有何区别．?3 答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。视平移是水平位移在设计方位上的投影长度。 4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）。狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。 ．5 垂直投影图与垂直剖面图有何区别？答：垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图，即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图。 6．？实际资料中如果超过了怎么办？180 为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过答： 测斜计算，对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测7．点计算有什么关系？答：坐标增量和井眼曲率；测斜时，对一个测段来说，需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E 坐标、视平移）对一个测点来说，需要计算的参数有七个：五个直角坐标值（垂深、水平长度、E坐标、N 和两个极坐标（水平位移、平移方位角）。. .
定向井基本知识
定向井和水平井钻井技术 第一节 定向井井身参数和测斜计算 一．定向井的剖面类型及其应用 定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l 所示。 定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J ”型、“S ”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为： 一、专业名词 1．定向井（Directional Well ） 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，称为定向井。 2．井深（Measure Depth ） 井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。单位为“m ”。 3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ） 井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。通常以“m ”为单位。 4．水平位移（Displacement or Closure Distance ） 井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。也称该点的闭合距。其计量单位为“m ”。 5．视平移（Vertical section ） 水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。如图10—1所示，为设计方位 线，T O 曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P 表示。P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。视平移是绘制垂直投影图的重要参数。单位为m 。 6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）
水平井轨道控制方案设计(第五章)
第五章轨道控制方案设计 在水平井实际钻井实践过程，油中深度的误差是难免的，它是影响轨道施工方案设计的重要因素之一，油中深度的不确定性将直接影响着轨道控制方案的选择问题。目前常用的减少油中深度的不确定性的方法是通过标准层的对比来实现的。另从施工本身而言，还存在着工具本身的实际造斜率与设计造斜率之间的偏差，这种偏差也是难免的，每种工具在不同地层，不同的钻井条件下，其造斜率总会表现出一定的差异，显然，偏差范围越小，控制精度越高，对轨道的控制越有利。这种偏差也是影响轨道控制方案设计的重要因素之一。 考虑施工中影响轨道控制方案的因素，设计出适当的轨道控制方案，以适应这些因素在实钻中对轨道控制的影响，争取主动，是水平井尤其是薄油层水平井井眼轨道控制工艺的重要内容之一。本文总结出三种目前普遍采用的控制方案的设计方法。王平1井的轨道控制实践充分说明了该方法在薄油层中半径水平井着陆控制方案设计上具有普遍意义。 第一节单元弧法 该法是一单元弧造斜段从着陆控制过程的起始点直接钻至靶区着陆点的方法。适用于油层厚度大，靶窗高度大，且油中的深度相对确定的情况。这样，仅需考虑工具的造斜的误差，以选择合适的造斜率和井斜角。另一方面，为保证工具的造斜率存在误差的情况下亦能顺利中靶着陆，则必须要求以所选工具造斜率的上限造斜时不高出靶窗上方，而以其造斜率的下限造斜时不低于靶窗下方。如图1所示。 设C点为着陆控制段始点，即当前井底位置，L为着陆点，T为设计靶点，为着陆点井斜，C点与T点的垂直深度差为△H，水平位移差为△S，设计的I L 靶窗高度2h。单元弧法就是从C点设计一圆弧段，与靶中心线相切，设切点为 与T点位置及井斜L。这样便能保证单圆弧着陆。但由于C点的位置及井斜I C 等条件的限制，实际着陆点L与T点不一定重合，这样就必会出现一段距离，I L 即着陆平差。平差的大小在某种程度上也反映了轨道控制的准确程度。上图中设圆弧段造斜率为B°/30m。靶区上限及下限着陆的造斜 率分别为Bmax°/30m和Bmin°/30m。则有：