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）。

轨迹计算时，必须首先算出每个测段的坐标增量，然后才能求得测点的坐标值。

8．平均角法与校正角法有什么区别？实际计算结果可能有什么差别？

答：

平均角法假设测段是一条直线，该直线的方向是上下二测点处井眼方向的“和方向”（矢量和）。校正平均角法假设测段形状为一条圆柱螺线。

校正平均角法的计算公式是在平均角计算公式的基础上加入了校正系数。

9．直井轨迹控制的主要任务是什么？

答：

直井轨迹控制的主要任务就是要防止实钻轨迹偏离设计的铅垂直线。一般来说实钻轨迹总是要偏离设计轨道的，问题在于能否控制井斜的度数或井眼的曲率在一定范围之内。

10．引起井斜的地质原因中最本质的两个因素是什么？二者如何起作用？

答：

最本质的两个因素是地层可钻性的不均匀性和地层的倾斜。

沉积岩都有这样的特征：垂直层面方向的可钻性高，平行层面方向的可钻性低。在地层倾斜的情况下，当地层倾角小于45°时，钻头前进方向偏向垂直地层层面的方向，于是偏离铅垂线；当倾角超过60°以后，钻头前进方向则是沿着平行地层层面方向下滑，也要偏离铅垂线；当地层倾角在45°～60°之间时，井斜方向属不稳定状态。

11．引起井斜的钻具原因中最主要的两个因素是什么？他们又与什么因素有关？

答：

钻具导致井斜的主要因素是钻具的倾斜和弯曲。

导致钻具倾斜和弯曲的主要因素：首先，由于钻具直径小于井眼直径，钻具和井眼之间有一定的间隙。其次，由于钻压的作用，下部钻具受压后必将靠向井壁一侧而倾斜。

12．井径扩大如何引起井斜？如何防止井径扩大？

答：

井眼扩大后，钻头可在井眼内左右移动，靠向一侧，也可使受压弯曲的钻柱挠度加大，于是转头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。

要防止井径扩大，首先要有好的钻井液护壁技术；其次可以抢在井径扩大以前钻出新的井眼。

13．满眼钻具组合控制井斜的原理是什么?它能使井斜角减小吗？08

答：

满眼钻具组合采用在钻铤上适当安装扶正器（近钻头扶正器、中扶正器、上扶正器、第四扶正器），采用扶正器组合的办法解决井斜问题。满眼钻具组合并不能减小井斜角，只能做到使井斜角的变化（增斜或将斜）很小或不变化。

14．钟摆钻具组合控制井斜的原理是什么？为什么使用它钻速很慢？08

答：

钟摆钻具组合在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜。

钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。钻压加大，则增斜力加大，钟摆力减小。钻压再增大，还会将扶正器以下的钻柱压弯，甚至出现新的接触点，从而完全失去钟摆组合的作用。所以钟摆钻具组合在使用中必须严格控制钻压，故钻速很慢。

15．定向井如何分类？常规二维定向井包括哪些？

答：

根据轨道的不同，定向井可分为二维定向井和三维定向井两大类，按照井斜角的大小，可将定向井分为三类：井斜角在15°～30°的属小倾斜角定向井；井斜角在30°～60°的属中倾斜角定向井；井斜角超过60°的属大倾斜角定向井。常规二维定向井轨道有四种类型：三段式、多靶三段式、五段式和双增式。

16．从钻井工艺的角度看，定向井的最大井斜角是大点好还是小点好？

答：

在可能的条件下，尽量减小最大井斜角，以便减小钻井的难度。但最大井斜角不得小于15°，否则井斜方位不易稳定。

17．多靶三段式与三段式有何区别？轨道设计方法有何不同？

答：

多靶三段式的轨道给定条件中，没有目标的水平位移。多靶三段式在设计中需要求出目标点的水平位移，确定地面上的井位，所以被称为“倒推设计法”。

18．轨道设计的最终结果包括哪些内容？

答：

设计结果包括：井斜角/°、垂增/m、垂深/m、平增/m、平移/m、段长/m和井深/m。

19．动力钻具造斜工具有哪几种形式？他们的造斜原理有何共同之处？

答：

动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。动力钻具接在钻铤之下，钻头之上。在钻井液循环通过动力钻具时，驱动动力钻具转动并带动钻头旋转破碎岩石。动力钻具以上的整个钻柱都可以不旋转。这种特点对于定向造斜非常有利。

20．螺杆钻具在定向井造斜方面有何优点？

答：

螺杆钻具的扭矩与压力降成正比。压力降可从泵压表上读出，扭矩则反映所加钻压的大小，所以可以看着泵压表打钻。根据泵压表上的压力降还可以换算出钻头上的扭矩，从而可以较为准确的求得反扭矩。这是螺杆钻具在定向钻井应用中的突出优点。

21．变向器与射流钻头造斜原理有什么不同？它们能连续造斜吗？

答：

变向器是钻出小井眼扩眼并增斜来钻井的，射流钻头是利用一个大喷嘴中喷出的强大射流形成的冲击来造斜的，它们不能连续造斜。

22．BHA是什么意思？它有什么用途？08

答：