定向井设计暨compass操作指南讲解

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

、单井

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。

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）。

该井分段所用的泥浆比重，塑性粘度，切力，信服值等。

钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和供应的工作排量。

可供应的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头种类等等。

给定工程设计标准及特别要求。

该地区内已钻井的定向井资料。

、丛式井

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（大地坐标）和经

纬度，以及覆盖区内全部已钻井（包括探井）的井眼轨迹数据（井斜、方向等）。

丛式井的井口和靶点大地坐标及靶点垂深，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。.

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）。

该井分段所用的泥浆比重、塑性粘度、切力、信服值等。

钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和供应的工作排量等。

可供应的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头种类等等。

该地区内已钻井的定向井资料。

给定工程设计标准及特别要求。

、丛式井设计1．丛式井的看法

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范围内，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对照较，

大大减少钻井成本，并能满足油田的整体开发要求。

2．丛式井设计应试虑的问题

（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

依照地质要求和钻井目的，决定采用何种井身结构。

（3）．造斜点

造斜点应选在牢固、均质、可钻性较高的地层。造斜点深度的选择应试虑以下几点：

A.相邻井的造斜点上下最少要错开15米以上，平时错开30～50米，防范井眼间窜通和

磁搅乱；

中间井口用于位移小的井，造斜点较深。外面井口用于位移较大的井，造斜点较浅；

C.若是设计的最大井斜角高出采油工艺或老例测井的限制或要求，应将造斜点提高或增

加设计造斜率。

．造斜率

在丛式井中，平时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，太大，并保证其他作业的顺利进行，

尽量不使井斜角太大，

如电测、下套管作业等。

以防范钻井作业时，扭矩和摩阻

老例测井工具经过的井段其最

大井斜为

62°。若是初始设计出最大井斜角达

60°以上，则应合适调整造斜点和造斜率，

使最大井斜不高出60°。自然，在一个丛式井平台上，可选择几口边缘井取水平井，以充

分地利用平台，扩大采油面积。

．井口分配

井口分配应试虑以下几点：

用外面的井口打位移大的井，用中间的井口打位移较小的井。

按整个井组的各井方向，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订交，且成放射状分布，以方便轨迹追踪。

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.若是依照（1）、（2）、（3）的序次仍有不能够错开的井，能够经过调整造斜点或造

斜率的方法来解决。

(7)．防范井眼相碰

直井段的井身要吻合要求，762毫米（30英寸）套管要求倾斜度小于0.5～l°。同排井

在方向上要错开，防范搅乱。邻井采用不相同造斜率。径为

表层套管下深要错开，斜井段在空间交织的井，最小距离为

15米。

20米，直井段安全圆柱半

(8)．合理安排钻井序次第一要按地质、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，后内排井的序次，防范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搬动路线，可省时省力。

．使用优秀钻井液，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进钻井作业。

．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、钻井平台地址优选对于丛式井来说，优选平台地址，比一口定向井的设计更重要，且影响更大。

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，

除了考虑

单从定向钻井的

角度来优选，平时采用两种优选方式，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地址优选无论平台地址如何，靶点地址是必然的。

值最小就是这种优选方式的要点。

因此，计算平台地址与靶点的距离，

并使累计

靶点地址平时以座标值给定，Y值是东西方向的座标值，即

即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座标值，X值相当于北南位移，Y值相当于东西位移，水平位移的计

算可依照两点间的距离公式来求到：2．累计井深最少的地址优选

采用这种优选方式，第一要依照井底和井口地址进行试算。把全部井的轨迹全部设计出

来，计算出累计的井深，尔后改变井口地址，重新作轨迹设计，直到设计出最小的累计井深。

无论哪一种平台地址优选方式，在确定其优选的井口地址时，必定保证全部井都能打成。

因此，第一是平台上的少许井的水平位移不能够特别大；第二是少许井的总井深不能够特别深；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，

最少在丛式井设计中，

基

本上不存在绕障问题。四、Compass软件简介

1、基本看法

Origins(本源)

1987JamiesionTechnicalSoftware---DOSCOMPASS

1994DRDofTulsa---Wellpath(DirectionalPackage)

1995MunroGarrett---Target(DirectionalPackage)

1995Landmark---COMPASSforWindows(DOS+Wellpath+Target)

2、测量基础

(1)GeodeticSystem大地测量系统

FlatEarth－

UTM－通用横向墨卡托图

GPS-全球定位系统

CGP-中国高斯投影

(2)Ellipsoid参照椭球体

GeomagneticModel

LocalCo-ordinate

(5)mapCo-coordinate(平面直9角坐标系，相对地址)

Easting-横(E)Y坐

Nothing-(N)X坐

(6)GlobalCo-coordinate(

Latitude度

Longitude度

(7)LeaseLine(租借)

North/South-NS向投影

East/West-EW向投影

地理坐系，地址

)

3、内容

靶点限制条件、井眼迹

定向造斜方法及后控制方法

斜与算

柱扭矩及阻力

4、原

依照油田勘探、开部署的要求，保安全井

要有利于提高油襟怀和采收率

有利于井、采油和修井作

尽可能比的剖面型

、算参数

基本参数：井深、井斜、方向

算参数：垂深、N和E坐、水平投影度、垂直重量、井眼曲率（狗腿重度）、

合方向、合距⋯⋯

、式井

防碰描技

(1).目的

在式井和施工中，不要求中靶，而且要求防范两井交织相碰

行井距离描有助于两井任一井深的相地址，以便采用相的措施

(2).常用描方法介

近来距离描：能够确定参照井井眼上任一点到比井井眼的近来距离和最

近距离描

法面距离描：能够确定参照点切的法面与描点的交点，同求出两点的距离

及相方向，而在极坐平面上画出法面距离描

遇到式井防碰，宜使用近来距离描法。

认识分别系数(SF)的概

念，如左图所示。

五．Compass软件操作方法

1．创办公司

点击File—→New—→Company出现下界限面：在公司属性中注意填写以下内容(Anticollision)2．创办油田(Project)

注意红色箭头指示的地方必然要填上最新的地磁模型(GeodeticModels)

依照实质情况，填入正确的大地投影系统和测量系统。比方，BZ25-1油田，应

该选择如上参数，并选定合适的地区(MapZone)，该数据由甲方供应。

3．创办平台在Map一栏，填入该平台大地坐标值X(N)和Y(E),注意红色箭头的经纬度必然要

和甲方给定的一致(或在其给定的范围内)。最后注意选定GridNorth(网格北)。

创办槽口(若是是单井，该步骤能够省略)。

下面以BZ25-1A平台为例,依照甲方给的资料，以下：

平台槽口结构为4×9，间距为2(列距)×1.8(行距)

平台结构北角－81.5度。

步骤以下：

点击槽口标志，尔后点击Geometry(将平台槽口看作整体来设计)—→Rectangle

进入以下界面：(图6)

1）、在红色框表示的空格内分别填入最左上方的槽口和中心槽口之间的间距。

2）、在蓝色框表示的空格内分别填入行数×行距

列数×列距。

尔后点击保存出现以下槽口表示图：

注意，我们规定在实质设计过程中规定槽口编号为从下向上编排角的编号应为01)。

(即最左下

接下来在图6中的绿色框中填入该平台的结构北角－

ToSingleSlot,将整体的平台变换为单个的槽口

81.5度，尔后点击,以以下图所示：

Convert

5、井眼轨迹设计

创办单井

在红色框内填入转盘面的高度。

打开一个plan，注意选择以下图中红色框中的内容。

接下来，依照甲方给定的数据输入靶点坐标(包括X,Y值和深度)

注意在红色框内输入靶点深度(注：需要在甲方给定的以海平面为基准的深度基

础上再加上转盘面的高度)。

在蓝色框内分别输入X(N)和Y(E)值。红色框内表示该靶为圆形靶，靶区范围为30m。以下图所示为定向井设计方法，目前常用的为红色框中的四种。

Slant：常用于二维定向井设计

DoglegToolface：常用于扭方向、绕障、单靶点设计

Hold：常用于稳斜设计

OptimumAlign：常用于双靶点和多靶点的设计

下面以单靶点设计为例：

方法1：选择Slant

在红色框内分别输入造斜点和造斜率，。选上靶点，即可计算(红色箭头表示的两项不参入计算)。计算结果以下

方法2：先选择Hold，表示造斜以前的稳斜段。以以下图红框内所示。尔后选择DoglegToolface，出现以下界面，选择红色框中所示内容，尔后计算，出现以下界面：

经过比较，两种设计方法计算得出的结果完好一致。

双靶点井的设计方法：第一步同单靶点的设计方法

2，先选择

Hold

稳斜，尔后选择

OptimumAlign

，

出现以下图：

选中两个靶点，以3°/30m的造斜率计算即可。

6、导出数据

能够依照要求导出不相同格式的数据如txt、excel、pdf等。

方法以下：

导出txt：点击file→export→surveydata，进入界面以下：

红色方框中的格式为定向井内部编写的格式(每30m一点)。导出excel，pdf格式：点击report→planning→standardplan，出现下界限

面红色框内可依照需要选择不相同的间隔点，

蓝色框内是轨迹数据的范围，

能够任意

选择轨迹数据报告出来此后，点击

savereporttofile

，再点击上图中的红色框可

以选择想要保存的格式。

7、出图(垂直投影图，水平投影图，3D立体投影图等)

垂直投影图：点击Plot→SectionView(也许直接点击快捷方式)，

点击File→Export→GraphExport→WindowsMetafile保存即可。

水平投影图：点击Plot→PlanView(也许直接点击快捷方式)，保存方法同上。

3D立体投影图：点击Plot→3DView(也许直接点击快捷方式)，

若是要将全部井的轨迹都加上，方法以下：

点击SelectOffsetDesigns，在蓝色框内选择想要的设计种类，在红色框

内选择想要的井，以下：点击OK，尔后再点击(ToggleOffsetDesigns)，能够依照要求选择注明一口井的靶点，也能够选择注明全部井的靶点

(如上图所示)。

除以上作图方法外，还可以够选择使用WallPlotComposer()来作图。

点击出现以下界面，经过点击鼠标左键就可以画自己想要的各种轨迹图。

以以下图：蓝框内为垂直投影图，红框内为水平投

影图，绿框内为平台的槽口图。

注：用这种方法作图的好处是能够将不相同种类的图放在一起，以以下图所示：8、防碰扫描方法的应用。

点击Analysis，出现以下图，点击AnticollisionSettings出现

右图，蓝色框内为扫描间隔点的距离，红色框内为扫描的井段范围，绿色框内为

相邻两井间的误差椭圆中心距离。这些值都能够依照详细要求来设定。

尔后再点击即可出防碰扫描报告，以下：注意CC/SF/ES这3个英文简写所表示的定义。

一般来说，随着井深的不断增加，CC值也是逐渐增大的。SF值必然要在1.5以

上才是安全范围。在创办公司时已经有规范(以以下图)。

9、设计过程种需要引起注意的一些问题。

如何增加工具

在做设计时，若是新建一个公司，第一需要将工具增加进去，能够将以前的公司

的工具先导出（export）至某一目录下，再导入（import）至公司属性下的工具设置中。

比方，将公司BOC中的工具先导出来，操作以下：

新建公司cnooc后，点击将上述导出的工具导入，以以下图所示。

2）若是转盘面高度发生变化，应该如何更正。

比方某井初始RKB为28m，现在变为35m，操作方法以下：先选中现在

的RKB高度

点击设计属性：

更正红色框中

的深度标准。

最后再将此处的高度修正即

可完成。

（3）投影方向的选择。

点击PlanDesignProperties→VertSection，以