井眼轨道设计与轨迹控制课件

1、 井眼轨道设计与轨迹控制重点： 1、井眼轨迹的概念； 2、井斜角和井斜方位角的概念； 3、井眼轨迹的表示方法； 4、井眼轨迹的参数计算； 5、常用的防斜与纠斜钻具组合； 6、定向井轨道设计方法； 7、装置角、装置方位角与反扭角的概念； 8、井眼轨迹控制方法。 难点： 1、装置角的概念； 2、定向井轨道设计方法； 3、井眼轨迹控制计算 。 概 述 井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。 直井轨道：过井口的铅垂线。 定向井轨道： 二维定向井：过井口和目标点的铅垂面上的曲线。 三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。 轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。 轨迹控制： 直井防斜打直。

2、 特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道与轨迹相一致。 二维 三维地面环境条件限制地下地质条件要求 第一节 井眼轨迹的基本概念 一轨迹的基本参数 测量方法：非连续测量，间断测量；“测段”，“测点”。 轨迹的三个基本参数：井深、井斜角和井斜方位角1、井深（或称为斜深、测深） 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。以字母Dm表示，单位为米(m)。 井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之差。 以Dm表示。 2.井斜角()： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度()。 井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作 井眼轴线的切线，该切线向 井眼前进方向延伸的部分称 为井眼方向线。 井斜角增量( )： 下

3、测点井斜角与上测点 井斜角之差。 BA 3. 井斜方位角（井眼方位角、方位角）： 在水平投影图上，以正 北方位线为始边，顺时针方 向旋转到井眼方位线上所转 过的角度。 井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向线 在水平面上的投影。 井斜方位角增量 ： 上下测点的井斜方位角之差。 BA 井斜方位角的变化范围：0360 。3.井斜方位角： 井斜方位角的另一种表示方式： 象限角：指井斜方位线与 正北方位线或与正南方位 线之间的夹角。 象限角的变化范围：090之间。 磁偏角：磁北方位与正北方位 之间的夹角。 磁偏角校正： 真方位角磁方位角东磁偏角 真方位角磁方位角西磁偏角 4. 平移方位角 ：

4、平移方位线所在的方位角。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. 坐标和坐标： 南北坐标轴，以正北方向为正；东西坐标轴，以正东方向为正。 6. 视平移： 水平位移在 设计方位线上的 投影长度。 三井眼轨迹的图示法 对一条空间曲线可以有不同的表示方法。 (一)三维坐标法： (二)投影图示法：垂直投影图+水平投影图 不能反映出真实的井深和井斜角。 (三)柱面图示法：垂直剖面图（柱面展开图）+水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成了垂直剖面图。 可以反映出真实的井身参数，如：井深、井斜角、

5、垂深； 作图简便。 水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点、坐标轴、坐标轴。 表达的参数：坐标值、坐标值、水平位移S、 水平长度Lp、闭合距、井斜方位角、 平移方位角、闭合方位角。 垂直投影图 投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在 的铅垂面。 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、视平移V、井斜的增减趋势。 3垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、水平长度Lp、井深Dm、井斜角 。 第二节 轨迹测量及计算 目的：掌握井眼轨迹参数的测

6、量、计算、轨迹绘图方法一、测斜方法及测斜仪简介 (一)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）。 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）、 陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）。 (二)测量内容 井深Dm、井斜角、方位角 。 (三)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。 1.井斜角的测量 当测斜仪随井眼倾斜时，十字摆锤始终指向重力线方向，重力线与仪器轴线的夹角即为井斜角。由摆锤在井斜刻度盘底片上的位置读取。 二对测斜计算数据的规定 (一)测点编号： 测斜自下而上，测点编号自上而下。第一个井斜角不等于零的测点作为第一

7、测点。 (二)测段编号： 自上而下编号。第i-1 个点与第i 点之间所夹的测段为第i测段。 (三)第测点： 第测点的井深大于25m 时，第测点的井深比第测点的井深小25m，且井斜角规定为零。第测点的井深小于或等于25m时，规定第测点的井深和井斜角均为零。 (四)若i= 0 则计算第i测段时，i= i-1；计算第i+1测段时，i=i+1 。 (五)在一个测段内 井斜方位角变化的绝对值不得超过180。 i-i-1180时， i=i-i-1-360 c=(i+i-1)/2-180 i-i-10，=arccosC；当1时，取“”；当21时，取“” 。 求实际反扭角n： n = s - 1 实八. 造斜

8、工具的定向 定向：使造斜工具作用方位指向预定方位的工艺。 (一)地面定向法 1.地面摆工具面：造斜工具下井之前，在地面调整好工具面下井。 2.打印标记（“+”）：在钻杆同一母线的两端接头上打印“+”标记。 3.定向下钻：记录每两根钻杆的角度偏差，计算总偏差，根据总偏差扭方位。 (二)井下定向法 井下定向的关键是要知道原井斜方位和工具面方位。 1.定向齿刀法 氢氟酸测斜仪 + 铅模 + 定向齿刀 氢氟酸液瓶的液面倾斜方向指示井斜方位。 铅模上留下的齿刀印痕指示造斜工具的工具面方位。2.磁铁定向法（双罗盘定向法） 双罗盘测斜仪 + 定向磁铁（安装在无磁钻铤上） 上罗盘处在定向磁铁位置，指针标志工具

9、面方位； 下罗盘远离定向磁铁，指针指向正北方位。 3.定向键法（螺鞋定向法） 磁性或陀螺测斜仪 + 螺鞋（定向鞋） + 定向键 定向键安装在造斜工具上，其所在母线指示工具面方位。 测斜仪螺鞋上的定向槽所在母线与罗盘上的“发线”对齐测量时，定向槽卡在定向键上，“发线”的方位就是工具面方位。(三)各种定向方法及其使用 1.双罗盘定向仪定向磁铁 需使用无磁钻铤，可用于直井定向和斜井定向。 2.陀螺仪定向键 无需使用无磁钻铤，可用于直井定向和斜井定向。 3.磁罗盘测斜仪定向键 目前使用最多的定向方法。 必须使用无磁钻铤。可用于直井定向和斜井定向。 4.氟氢酸测斜仪定向齿刀 只能在斜井内使用。方法比较落后。 5.地面定向法 可用于直井和斜井内定向。方法落后。 6.随钻测斜仪定向键 目前最先进的定向方法，可以做到随钻定向。第六节 水平井钻井技术简介 定义：水平井是指井眼轨迹达到水平以后，井眼继续延伸一定长度的定向井。延伸的长度要大于油层厚度的六倍。 水平井的分类：根据从垂直井段向水平井段转弯时的曲率半径的大小进行分类。 海油陆探、海油陆采 西江24-3海上平台西江