定向井水平井轨迹控制技术

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水平井井眼轨迹控制技术

水平井井眼轨迹控制技术

水平井井眼轨迹控制技术(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)无论是定向井,还是水平井,控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。

但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同,在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念,需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。

在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中,针对不断出现的轨迹控制问题,建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。

一、水平井的中靶概念地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶,其横截面多为矩形或圆。

可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成,因此,控制水平井井眼轨迹中靶,与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念,主要体现是:井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面(也称目标窗口),但中靶的靶区不是一个平面,而是一个柱状体,因此,不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内,而且要求点的矢量方向符合设计,使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。

也就是说,控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位(即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内),也就是我们所讲的矢量中靶。

二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素对一口实钻水平井,从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的,如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道,势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系,也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。

水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的,随着理性认识的深化和实践经验总结,设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。

但是,由于井下条件的复杂性和多变性,这个符合程度总是相对的。

定向井水平井钻井技术-简介

定向井水平井钻井技术-简介

1. 地面定向法(定向下钻法) Nhomakorabea十字打印法:
1) 事先在每根要使用的钻杆公母接头上, 扁錾打上“十”字钢印;要注意两个钢 印必须处在同一条母线上; 2) 下钻过程中测量每两个单根连接处的钢 印偏差角度,上相对于下顺时针为正, 逆时针为负,进行详细记录;
3) 下完钻后,将所有偏差值相加即得到最 上面钢印与造斜工具面的偏差角度,若 为正说明钢印在工具面的顺时针方向某 角度处,若为负说明钢印在工具面的逆 时针方向某角度处, 。
• (2) 计算水平距离的加权平均值JJ:
n 1
1 1 1 J i ( Li 1 Li 1 ) J1 ( L2 L1 ) J n ( Ln Ln 1 ) 2 2 2 JJ i 2 Ln L1
• (3) 轨迹符合率的计算:
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
N

β-方位角 实际轨迹 靶点
β
设计轨道
E东
• 测点的井眼方向和测段的段长
L L2 L1
et cos1 eH sin 1 cos1 eN sin 1 sin 1 eE
• 井眼轨迹的其他参数:
– – – – 垂深(H)、N坐标(N)、E坐标(E) 水平长度(S)和水平位移(A) 平移方位角(β)和视平移(V) 井眼曲率(K)
(4)邻井距离扫描图的绘制
原理:
1) 寻找最近测点
• • 两口井都要有测斜资料。 从基准井出发,寻找基准井上每一个测 点与被扫描井距离最近的测点。

由于每个测点在空间的坐标位置是已知
的,所以可以计算基准井上某一点(M) 到被扫描井上每一点的距离,然后进行 比较,找出最近测点。

水平井井眼轨迹控制技术

水平井井眼轨迹控制技术

水平井井眼轨迹控制技术水平井钻井的技术关键是确立一个既能经济、安全钻成水平井,又能高精度控制井眼轨迹的水平井钻井模式,形成适应不同钻井方式的水平井钻井工艺技术。

不同类型的水平井,其井身结构和设计轨道不同,所选择的钻井方式不同。

而水平井钻井方式的确立又要受到钻井设备、钻井工具的装备情况,钻井工艺技术水平,测量仪器装备等诸多因素的制约。

水平井钻井基本上为两种方式:一是与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。

二是与导向钻井系统比较接近的以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。

一、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制采用与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井钻井模式,在长半径水平井中通过调整钻具组合和钻井参数,可以有效地实现对强增斜、微增斜、水平段稳平钻进的井眼轨迹进行控制,但在大斜度井段和水平段必须利用水平井的摩阻计算程序进行钻具组合的倒装设计;通过使用高聚物水包油钻井液体系和正电胶钻井液体系,配合强化的四级钻井液净化系统,采用大排量循环、交叉接力式短起下钻等技术措施,可以满足水平井安全钻井的需要。

对中半径水平井,在增斜率大于6°/30m之后,尤其在Φ444.5mm大尺寸井眼中,用柔性的转盘钻钻具组合来实现比较稳定的增斜率是比较困难的,而且不利于井下安全。

因此,这种模式在中半径水平井中的应用是有条件的,一般适用于中半径水平井的造斜率低限,并采用动力钻具组合进行造斜能力和井段的调整。

1、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制主要思路采用两层技术套管的井身结构,虽然有利于井下安全,但是不经济。

通过总结实践经验,逐渐认识到:采用这种井眼轨迹控制模式应当简化井身结构,整个增斜井段采用单一的Φ311mm井眼尺寸。

在此基础上,将这种模式定型为:(1)充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术,严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之内,快速优质地钻完该井段。

(2)定向造斜段的施工用常规动力钻具、弯接头或弯套动力钻具的方式进行。

水平井井眼轨迹控制技术探讨

水平井井眼轨迹控制技术探讨

1 井身轨迹控制常规的水平井都由直井段、增斜段和水平段3部分组成。

由直井段末端的造斜段(kop)到钻至靶窗的增斜井段,这一控制过程为着陆控制;在靶体内钻水平段这一控制过程称为水平控制。

水平井的垂直段与常规直井及定向井的直井段控制没有根本区别。

水平井井眼轨道控制的突出特点集中体现在着陆控制和水平控制,设计到一些新的概念指标和特殊的控制方法。

1.1 水平井井眼轨道控制技术的特点水平井钻井技术是定向井技术的延伸和发展。

水平井的井眼轨道控制技术与定向井相比有类似之处,但也有显著差异,体现了水平井轨道控制的突出技术特征。

1.1.1中靶要求高定向井的靶区为目的层上的一个圆形,通称靶圆,靶圆中心称为靶心。

靶心是井身设计轨道中靶的理论位置,而靶圆是考虑到因误差而造成的实钻轨道中靶的允差范围。

一般来说,定向井的目的层越深,其靶圆半径也越大。

例如一口井垂深为1800-2100m的定向井,其靶圆半径通为30-45m,如上所述,水平井的靶体是一个以矩形靶窗为前端面的呈水平或近似水平放置的长方体或与之接近的几何体(拟柱体,棱台等)。

靶窗的高度与油层状况有关,宽度一般是高度的5倍,水平井长度则和水平井的增斜段曲率半径类型有关。

例如,对厚油层,其靶窗高度可达20m,但对薄油层,该高度可小到4m甚至更小。

按我国对石油水平井的规定,水平段井斜角应在86°以上,长、中、短半径3类水平井的水平段长度一般分别不得小于500m,300m,60m 。

很显然,水平井的目标(靶体)比定向井的目标(靶圆)要求苛刻,前者是立体(三维),后者是平面(二维),因此中靶要求更高。

对于水平井来说,井眼轨道进入目标窗口(靶窗)还不够,还要防止在钻水平段的过程中钻头穿出靶体造成脱靶,而对定向井来说,只要保证钻入靶圆即为成功。

1.1.2控制难度大由于上述定向井和水平井的目标性质与要求对比可知,水平井轨道控制难度大于定向井。

而且,由于常规定向井的最大井斜角一般在60°以内,不存在因目的层的地质误差造成脱靶的问题。

定向及水平井简介

定向及水平井简介

对钻井设备和技术的要求较高 ,需要专业的定向井工程师团
队。
在某些情况下,可能存在井眼 轨迹控制难度大、油层污染等
问题。
水平井的优缺点
优点 可以实现长水平段穿越油层,提高油藏的开采效率。
对于薄油层和复杂油藏的开采具有重要意义。
水平井的优缺点
• 可以有效利用地层自然裂缝,提高油藏的开采效 率。
水平井的优缺点
01
缺点
02
钻井过程中需要控制好水平段的稳定性, 避免出现卡钻等事故。
03
对钻井设备和技术的要求较高,需要专业 的水平井工程师团队。
04
在某些情况下,可能存在水平段稳定性差 、油层污染等问题。
定向井与水平井的适用范围及选择依据
适用范围
定向井适用于需要大范围水平位移的油藏开采,如海上油田、复杂断块 油田等。
岩屑携带
定向钻井过程中,岩屑容易堆积在井 底,影响钻进效率。可以采用高压喷 射钻头、空气钻头等新型钻头,提高 岩屑携带能力。
地层适应性
不同地层对钻头、钻具和工艺有不同 的要求,需要根据地层特点选择合适 的钻头、钻具和工艺。
03
水平井钻井技术
水平井钻井设备及工具
01
02
03
04
钻机
用于钻进水平井的钻机,通常 采用顶部驱动钻井系统。
岩屑携带
水平井钻进过程中,岩屑容易堆积在井底,影响钻进效率 。可以采用高压喷射钻井技术来解决这一问题。
井壁稳定
水平井钻进过程中,容易发生井壁失稳现象,可以采用合 理的钻井液体系和稳定剂来解决这一问题。
完井作业
水平井完井作业过程中,需要采用特殊的完井技术,以确 保水平段的密封性和稳定性。可以采用先进的完井技术和 工具来解决这一问题。

定向井轨迹控制技术

定向井轨迹控制技术

定向井轨迹控制技术定向井的井眼轨迹控制技术是定向井钻井成套技术中的关键环节。

文章介绍了轨迹剖面优化设计,对直井段、增斜段、稳斜段轨迹控制技术进行了详细的阐述,同时对轨迹预测方法和轨迹修正设计技术进行了论述,对现场施工具有一定的指导作用。

标签:轨迹控制;轨迹预测;剖面设计;定向井定向井的井眼轨迹控制技术是定向井钻井成套技术中的关键环节。

定向井施工成败的关键是能否控制井眼轨迹的变化。

1 轨迹剖面优化设计定向井井身剖面的选择对于钻井施工的安全、高效、降低成本起着至关重要,四段制轨迹剖面易形成键槽,岩屑床,起下钻和钻井过程中摩阻扭矩大,易卡钻,给井下安全带来极大隐患。

经过理论计算分析,并结合大庆地质情况,三段制或者五段制井眼轨迹剖面成为大庆定向井施工的首选对象,这两种轨迹剖面具有轨迹短、投资少、效益高、利于井眼轨迹控制等特点。

2 井眼轨迹控制技术2.1 直井段轨迹控制定向井直井段的井眼轨迹控制原则是防斜打直。

有人认为常规定向井(指单口定向井)直井段钻不直影响不大,通过后续的调整最终也可中靶,这种想法是不对的。

因为当钻至造斜点,如果直井段不直,造斜点处不仅因为有一定的井斜角而影响定向造斜的顺利完成,还会因为这个井斜角形成一定的水平位移而影响下一步钻进的井眼轨迹控制。

所以在直井段施工中,采用塔式钻具组合或钟摆钻具组合,配以合理的钻进参数,每钻进100-120米测斜一次,及时监测井斜的变化趋势,如发现井斜有增大趋势,及时调整钻井参数,加密测斜,必要情况下进行螺杆钻具纠斜。

造斜点前100m采取轻压吊打,严格控制钻进参数,保证造斜点处的井斜不超过0.5°。

2.2 造斜段轨迹控制造斜就是从造斜点开始强制钻头偏离垂直方向增斜钻进的过程。

由于大位移水平井直井段多数存在井斜方位,且方位与新设计方位不一致,所以必须利用定向井计算软件计算出直井段各点轨迹参数,同时根据最后几个测点趋势,预测出井底的井斜角和方位角,计算出井底水平位移、垂深、闭合方位、视位移、视垂距等参数。

定向井和水平井钻井技术

定向井和水平井钻井技术定向钻井就是“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”。

实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。

钻进一定的井段后,要进行测斜,被测的点叫测点。

两个测点之间的距离称为测段长度。

每个测点的基本参数有三项:井斜角、方位角和井深,这三项称为井身基本参数,也叫井身三要素。

1.测量井深:指井口至测点间的井眼实际长度。

2.井斜角:测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

3.方位角:以正北方向线为始边,顺时针旋转至方位线所转过的角度,该方向线是指在水平面上,方位角可在0—360°之间变化。

我们根据钻井用到的惯性产品的技术进行总结,分析各个技术中使用惯性陀螺及加速度计的优势,最后给出适合钻井技术的惯性产品。

一、井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制的内容包括:优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。

轨迹控制贯穿钻井作业的全过程,它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术,也是定向井施工中的关键技术之一。

井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程,可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术。

我们根据造斜段所需要的测斜仪进行分析。

根据测斜仪器的种类不同,分为四种定向方式:1.单点定向此方法只适用造斜点较浅的情况,通常井深小于1000米。

因为造斜点较深时,反扭角很难控制,且定向时间较长。

施工过程如下:(l)下入定向造斜钻具至造斜点位置(注意:井下马达必须按厂家要求进行地面试验)。

(2)单点测斜,测量造斜位置的井斜角,方位角,弯接头工具面;(3)在测斜照相的同时,对方钻杆和钻杆进行打印,并把井口钻杆的印痕投到转盘面的外缘上,作为基准点;(4)调整工具面(调整后的工具面是:设计方位角+反扭角)。

锁住转盘、开泵钻进;(5)定向钻进。

每钻进2~4个单根进行一次单点测斜,根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭矩的误差,并调整工具面;(6)当井斜角达到8~10度和方位合适时,起钻换增斜钻具,用转盘钻进。

水平井轨迹控制技术汇总

水平井轨迹控制技术汇总SY/T6332 –1997 水平井轨迹控制技术Bit tyajectory control technology for horizontal well1 范围本标准规定了水平井井眼轨迹控制技术的准备、施工、相关安全措施及资料的要求.本标准适用于长、中半径水平井的施工。

其它类型的特殊定向井亦可参照使用。

2 应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 5272-91 常规钻进安全技术规程SY/T 5416-1997 随钻测斜仪测量规程SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程SY 5547-92 井底动力钻具使用维修和管理SY/T 5619-93 定向井下部钻具组合设计作法3 定义本标准采用下列定义。

3.1 广义调整井段generalized adjusting section用于调整井眼轨迹的井段。

可以是稳斜井段,也可以是曲率较小的增斜井段。

3.2 倒装钻具组合invert BHA在钻大斜度井段和水平段时,为了给钻头加压,将部分重量较轻的钻具放到钻具组合下部,把钻铤、加重钻杆等较重的钻具放到直井段或较小井斜段的钻具组合。

3.3 中靶预测target prediction根据实钻井眼轨迹到达的位置及方位,对中靶前待钻井眼的长度、位移、造斜率及方位调整量进行预测。

3.4 有线测量方式wireline survey method特指在水平井施工中,采用有线测量仪分段测取大斜度或水平段已钻井段的轨迹所需的井斜、方位数据的测量方式。

4 井眼轨迹控制要求4.1 直井段控制符合井身质量要求。

4.2 实际井眼轨迹到达靶窗时,在规定的靶窗内,其井斜、方位值还要满足在现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。

定向井井眼轨迹预测与控制技术研究

定向井井眼轨迹预测与控制技术研究发布时间:2022-09-18T07:18:52.323Z 来源:《科学与技术》2022年10期作者:姚瑶[导读] 影响井眼轨迹的主要因素有地质特性、钻具组合结构、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数等姚瑶大庆钻探工程公司定向井技术服务项目经理部吉林作业部吉林松原 138000摘要:影响井眼轨迹的主要因素有地质特性、钻具组合结构、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数等。

在钻井过程中,预测是控制的基础,如果没有精确的井眼轨迹参数预测,就不可能实现准确的井眼轨迹控制。

通过实践经验和研究归纳总结出了一套井眼延伸方向预测的实用程序及并眼轨迹控制原则,供现场钻井施工技术人员参考。

关键词:钻井轨迹;井眼延伸方向预测;井眼轨迹控制0前言钻定向井是石油钻探开发中的重要手段之一,是一种设计目标(靶区)与井口不在一条铅垂线上的井。

钻定向井主要有五大任务:井眼轨迹控制、保持井眼稳定、保护油气层、提高机械钻速和施工管理。

在这五大任务中,井眼轨迹控制是钻井施工中至关重要的环节,它关系到能否顺利实现钻井目的。

钻井施工中影响井眼轨迹的主要因素有地质特性(地层可钻性、各向异性、地层的自然倾斜、岩石类型与强度等)、钻具组合结构(钻头类型、稳定器的位置、数量、尺寸、钻具的刚性、倾斜和弯曲等)、井眼轨迹几何形状(井斜角、井斜方位角、井眼直径等)、钻井工艺参数(钻压、转速、泵压等)。

井眼轨迹是上述诸因素互相作用的结果。

1井眼轨迹控制原则1.1既要保证中靶,又要提高钻速在实钻过程中,要随时准确地预测井眼轨迹的延伸方向,选择合适的造斜工具或钻具组合,使实钻轨迹偏离设计轨道“不要太远”。

“不要太远”的意义在于,一方面如果“太远”就可能造成脱靶,成为不合格井;另一方面如果始终要求实钻轨迹与设计轨道误差很小,势必要求非常频繁地测斜、更换造斜工具,造成多次钻进间断,增加成本,还有可能造成井下复杂情况,得不偿失。

所以,何时用更换钻具的方法来控制井眼轨迹,就成了井眼轨迹控制的关键。

水平井井轨迹精准控制技术研究

水平井井轨迹精准控制技术研究摘要:在开展水平钻井施工作业时,其工施工难度相对较大,风险比较高,为了能够保证水平井施工质量,需要加强井眼轨迹控制工作。

这是水平井钻井施工过程中的关键环节。

在对水平井井轨迹精准控制技术进行深入分析的过程中,需要掌握水平井井轨迹精准控制的主要意义,同时探讨在水平井井轨迹精准控制过程中的关键技术。

这样才能够从具体的施工技术要求出发,对水平井井眼轨迹控制技术进行全面掌握,提高水平井钻井施工质量。

关键词:水平井施工;井轨迹控制;精准策略前言水平井井轨精准控制是水平井钻井施工过程中的关键环节,在实际施工过程中必须以水平井井眼轨迹精准控制的主要特点为基础,准确掌握水平井着重中存在的各种问题。

同时需要对现场快速对比和预测技术、测检盲区导向技术和科学平滑轨迹控制技术等进行综合探讨,从而提高水平井井轨精准控制水平。

1.水平井井轨迹精准控制的特点与常规定向井相比,水平井的井眼轨迹控制具有一定的特殊性,主要表现在以下方面:第一,中靶要求相对较高。

水平井的靶体一般是以三维靶体,将矩形窗口作为前端,使其呈成水平或者近水平的长方体。

因此,对三维中靶要求比较高,井眼轨迹除了水平投影进入到靶窗范围内,垂深也要控制在靶框范围内,就是通常说的着陆。

此外,在水平段钻进过程中,也要防止钻头穿出靶体而产生脱靶问题。

第二,在水平井井眼轨迹迹定向过程中,对摆放工具面,也存在一定难度。

主要是因为随着井斜不断增大,钻柱摩阻扭矩不断增加,会导致工具面角摆放难度加大并且工具面较难稳定。

第三,在对水平井井眼轨迹进行控制的过程中,因为地层的影响,螺杆造斜能力也具有一定的不确定性。

再加上测量仪器距离钻头位置还有一定的距离,会直接影响水平井着陆与水平井段控制质量[1]。

1.水平井着陆中存在的问题(以甘肃庆阳地区为例)在甘肃庆阳地区区域上属陕北斜坡西南段,局部构造位于庆阳鼻褶带,构造性形态为一个西倾单斜。

长8层顶构造对油气没有明显的控制作用,坡度平缓,地层倾角约0.5-0.7°。

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我国的定向井钻井开始于 1956 年,在 60 年代,曾达到了相当高的水平,钻出了许多高难度的 定向井,与当时世界先进水平的差距并不大。我国是世界上第二个钻成水平井的国家。但在 60 年 代中期以后,我们与世界先进水平的差距拉大了,直到 70 年代中后期,开始大力研究和发展定向 井,80 年代以后,我国积极地学习国外先进技术,二十多年来,国外在定向井钻井技术最主要的 进展是随钻测量仪器的出现和发展,螺杆钻具、金刚石钻头、可控弯接头和旋转导向钻井等工具发 展,以及近几年来,自动化钻井系统、旋转地质导向钻井系统的出现与发展,都显著地提高了定向 井钻井的技术水平。目前我国定向井钻井的主要差距仍然是仪器、工具和设备方面。
(11)水平投影长度:是指自井口至某一点的井眼长度在水平投影面上的曲线长度。以 S•表 示。
(12)水平位移:简称平移,是指在水平投影面上,井眼曲线上某一点到井口的距离。在国外 又称为闭合距( Closure Distance)。
(13)平移方位角:又称为闭合方位角(Closure Azimuth),常用θ表示,•是指在水平面投 影面上,以正北方位线为始边顺针方向转至平移方位线上所转过的角度。
真方位角=磁方位角+东偏磁偏角 真方位角=磁方位角-西偏磁偏角
真北极
真北极方位线
东磁偏角
磁北方向线
A地
西磁偏角
B地
图 2.1.3 磁偏角示意图
(7•)井斜变化率:是指井斜角随井深变化的快慢程度,常以 Kα表示,•精确的讲井斜变化 率是井斜角度(α)对井深(L•)的一阶导数。
⊿α Kα= ───
⊿L 井斜变化率的单位为每米度,表示为(°/m),应用过程中常以(°/100m)或(°/30m)。 (8)井斜方位变化率:是指井斜方位角随井深变化的快慢程度,常用 KΦ表示。实际应用中 简称方位变化率,计算公式如下:
第二章 定向井井眼轨迹控制技术
前言
定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼轴线形状进行钻进的井,是相对于直井而言的,而 且是以设计的井眼轴线形状为依据。直井的井斜角为零度,没有井斜方位角。尽管实钻的直井都有 一定的井斜角,有的井斜角甚至很大,但仍然属于直井。定向井又可分为二维定向井和三维定向 井。也是以设计的井眼轴线形状为依据划分的。凡是井眼轴线形状只在某个铅垂平面上变化的定向 井,称为两维定向井,它们的井斜角是变化的,而井斜方位角则是不变的。三维定向井则是既有井 斜角的变化,又有井斜方位角的变化。实钻的两维定向井,其井眼轴线都是既有井斜角的变化,又 有井斜方位角的变化,但它仍然属于两维定向井。
此第一套公式是根据空间微分几何原理推导出来的,公式推导严密,具有普遍性,适合于各种 形状的井眼。
第二套公式:(由于误差较大,现场使用少略)
第三套公式:
γ=√α12+α22-2α1α2COSΔΦ
B
a2
γ
0
A
a1
图 2.1.5 第三套公式的图解法
3
(10)垂深:即垂直深度,某测点的垂直深度,以 H 表示。•是指井身任意一点至转盘面所在 平面的铅垂距离。
第一节 定向井基础
一、 定向井的基本概念 定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼轴线形状进行钻进的井,有三大井身要素,即:
井深,井斜角、井斜方位角。
(1)井深:指井口(转盘面)至井底的井眼实际长度,人们通常称为斜深,单位为米,用小 写字母 m 表示。
(2)测深:指井口(转盘面)至(Measure Depth),通常是以钻柱长度或电缆来量测的,也可说是测点的井深,通常是以测量 装置(Angle Unit)的中点所在井深为准。单位为米,用小写字母 m 表示。
γ K=───
ΔL 实际钻井中,井眼曲率的计算方法:目前计算井眼曲率的方法有很多。主要有三套:
第一套公式:在某一个测段内,计算公式如下:
K=√(Kα2+KΦ2sin2αc), γ=√(⊿α2+⊿Φ2sin2αc)
在某一个测段内,井眼曲率图解见图 2.1.4。
ΔΦ
B γ
αc 0
A C
Δa
图 2.1.4 第一套公式的图解
(3)井斜角:测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角,称为该点的井斜角(见图 2.1.1)。•井斜角常常用希腊字母α表示。单位为度,用符号(°)表示。
(4•)井斜方位角:是指以正北方位线为始边,顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度(见图 2.1.2)。•井斜方位角常以希腊字母Φ表示。单位为度,用符号(°)表示。实际应用过程中常常 简称为方位角。
定向井在石油勘探与开发中得到了广泛的应用。在地面上难以建立或不允许建立井场和安装钻 井设备进行钻井的地区,要勘探开发地下的石油,唯一的办法是从该地区附近打定向井,在海洋或 湖泊等水域上勘探开发石油,最好是建立固定平台或从岸边打定向井和丛式定向井。当在钻达油气 层所经过的地层中,有难以穿过的复杂地层时,用定向井可以绕过这些复杂地层。为了扩大勘探效 果和增加油井产量,可以打多底井、水平井以及丛式水平井、分支井或径向水平井等。在发生断钻 具、卡钻以及井喷着火等恶性钻井事故的情况下,钻侧钻井、救援井是处理此类事故的有效方法。
1
井口
ΦA
A
B αA
αB
井眼方向线
A 正北方位线
井底
B
ΦB
重力线
井斜方位线
图 2.1.1 井斜角示意图
图 2.1.2 井斜方位角示意图
(5)磁方位角:磁力测斜仪测得的井斜方位角是以地球磁北方位线为准的,称磁方位角。
(6)磁偏角:磁北方位线与真北方位线并不重合,两者之间有一个夹角,这个夹角称为磁偏 角。磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分,当磁北方位线在正北方位线以东时,称为东偏角;当磁北 方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。•进行磁偏角校正时按以下公式计算:
⊿Φ KΦ=───
⊿L 井 斜 方 位 变 化 率 的 单 位 为 每 米 度 , 表 示 为 ( ° /m ) , 应 用 过 程 中 常 以 ( ° /100m ) 或 ( ° /30m)。
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(9)全角变化率:是指井眼前进方向变化的快慢或井眼弯曲的程度。从一个点到另一个点, 井眼前进方向变化的角度(两点处井眼前进方向线之间的夹角),•该角度既反映了井斜角度的变 化又反映了方位角度的变化,通常称为全角变化值。•两点间的全角变化值γ相对与两点间井眼长 度ΔL 变化的快慢称为井眼的全角变化率,也叫井眼曲率。用公式表达如下:
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