《鉆井5-井眼軌道設(shè)計與控制》

1，第5章鉆孔軌跡設(shè)計與控制，第5章。designandcontrolofwell path，第一節(jié)鉆孔軌跡的基本概念第二節(jié)軌跡測量和計算第三節(jié)定向鉆孔軌跡設(shè)計第四節(jié)直線防斜技術(shù)，2，第一，基本概念(a)鉆孔軌跡的基本要素，深井傾斜井方位角磁角，垂直水平位移轉(zhuǎn)換方位角n坐標(biāo)，wellbore軸： wellbore中心線。Wellbore track :表示W(wǎng)ellbore軸圖形。4，基本元素，鉆孔軌跡可以描述為空間正交坐標(biāo)系，假設(shè)為空間曲線。選擇Cartesian坐標(biāo)系oned。原點o在頂部中選取；n軸指向正北，單位矢量指向I；e軸指向正東，單位矢量指向j；d軸垂直向下，單位向量為k。、o、n (I)、e (j)、d (k)、ro、t、n、b、a、DM、5、線段，測量點。深度、傾斜和傾斜方位角-軌跡的三個基本參數(shù)。(1)井深(或測深，測深)井口(通常基于旋轉(zhuǎn)表面)到測量點的鉆孔長度。以字母Dm表示單位米(m)。測深增量(段):測深深度和測深深度之間的差異。以DM表示。6，(2)坡度():坡度增量( ):象限坡度和象限坡度角之間的差值。 = b- a表示鉆孔方向線和重力線之間的角度。單位是度()。Wellbore方向線：通過井軸上一點的垂直線的切線，此切線延伸到井的前方向，稱為wellbore方向線。7，(3)傾斜方位角，鉆孔方向線(傾斜方向線):鉆孔方向線在水平面上特定點的投影。坡度方位角增量 :上/下測量點處的坡度方位角差。 = b- a，從水平投影圖開始正北水印，順時針旋轉(zhuǎn)到井位置線的角度。坡度方位角變化范圍：0到360。8，(3)傾斜方位角: xiang限制：表示傾斜方位角線與正北或正南標(biāo)記之間的角度。表示傾斜方位角的另一種方法-大象角度：磁偏轉(zhuǎn)修正：實際方位角=磁方位角東磁偏轉(zhuǎn)實際方位角=磁方位角-西磁偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的變化范圍：0到90之間。磁偏轉(zhuǎn)：磁北位置和正北方向之間的角度。9，2。軌跡的計算參數(shù)，(3)水平偏移s(平移):軌跡上的一點到頂部的豎直線的距離(或水平投影面到軌跡上一點到頂部的距離)。方向線平移：水平投影面上頂部和軌跡上的一點的連接。在國外，水平位移稱為閉合距離。我國在鉆探結(jié)束時的水平位移稱為封閉距離。作為默認(rèn)參數(shù)計算的參數(shù)。(1)法向深度d(法向深度):軌跡上的一點到頂部所在水平面的距離。垂直深度增量稱為垂直增量( d)。(2)水平投影長度Lp(水平長度，水平長度):投影到從鉆孔軌跡上的一點到頂部長度的水平平面。即，水平平面上深度的井的投影長度。水平長度的增量稱為平坦增量( l)。10，(4)轉(zhuǎn)換方位角:具有轉(zhuǎn)換方位角線的方位角。在國外，平移方位角稱為閉合方位角。國內(nèi)，鉆孔完成時的轉(zhuǎn)換方位角為閉合方位角。(5) n和e坐標(biāo)：北和南的坐標(biāo)軸，正北方向；東西坐標(biāo)軸以正東方向為正。(6)視圖平移v:設(shè)計定位線上水平位移的投影長度。11，(7)鉆孔曲率k(“狗腿嚴(yán)重度”，“全角變化率”):狗腿角度計算：Lubinski公式：cos=cosacosb sinasinbcos(b平均曲率： KC=30 / DM“狗腿角度”或“更改全角”():上下兩點的兩條方向線之間的角度(空間角度)。，中國鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算公式：=(22 sin 2c)0.5c=(ab)/2相應(yīng)段的狗腿角度，()；Kc 此區(qū)段的平均鉆孔曲率，()/30m；c是該段的平均傾斜角，()。12，13，目標(biāo)，14，(2)軌跡圖標(biāo)方法1，水平投影，投影平面：水平坐標(biāo)系：頂部原點，n軸，e軸；表示的參數(shù)：n坐標(biāo)值、e坐標(biāo)值、水平位移s、水平長度Lp、傾斜方位角、平移方位角、2、垂直投影圖形：設(shè)計路線的垂直面，具有頂點和目標(biāo)點的垂直曲面；表達(dá)參數(shù)：垂直深度d、視覺轉(zhuǎn)換v、坡度增加或減少趨勢；座標(biāo)系統(tǒng)：原點(頂部)、橫座標(biāo)(視圖轉(zhuǎn)換)、座標(biāo)(垂直深度)。15，3，垂直剖面視圖，垂直剖面視圖：由垂直線組成的圓柱展開圖；座標(biāo)系統(tǒng)：原點(頂部)、橫座標(biāo)(水平長度)、座標(biāo)(垂直深度)；表示法的參數(shù)：垂直深度d、水平長度Lp、井深Dm、坡度。16、垂直和水平投影、17、垂直和水平投影、18、垂直剖面由直線段、創(chuàng)建傾斜段、傾斜段、傾斜段增量、傾斜段和水平段組合而成。直井段：設(shè)計井角度為0度的井段。瞄準(zhǔn)點(dkop) :開始朝向方向的地方稱為斜面點。通常以此點的井深度表示。坡度(Rb) :是創(chuàng)建坡度工具的功能，即通過坡度工具鉆孔的段的鉆孔曲率。傾斜段：傾角隨井深度增加的井段。穩(wěn)定傾斜段：保持傾斜角度不變的井段。傾斜段：隨著傾斜深度的增加而減少的井段。水平線段：傾斜角度大于86度的線段。、直線段、創(chuàng)建坡度點、坡度段、水平段、直線段、坡度段、穩(wěn)定坡度段、1、基本概念(3)井截面和精度控制、amax、通常用空間坐標(biāo)系(地面頂部是坐標(biāo)的原點)的坐標(biāo)值表示。目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域半徑(rt) :表示包含目標(biāo)點的區(qū)域稱為目標(biāo)區(qū)域。在典型油氣井中，目標(biāo)區(qū)域半徑是實際鉆孔軌跡可能偏離設(shè)計目標(biāo)點的水平距離，目標(biāo)區(qū)域是目標(biāo)點所在的水平平面，目標(biāo)點是中心，目標(biāo)區(qū)域半徑是半徑的圓形區(qū)域。安全控制圓錐(柱):被限制在圍繞設(shè)計鉆孔軸的圓錐(柱)空間內(nèi)。目標(biāo)平面上的垂直中心距離(ST) :實際鉆孔軸和目標(biāo)點之間的距離。誤差橢球：由測量和計算誤差引起的地面位置不確定性構(gòu)成的井底中心橢球。20，目標(biāo)點和誤差橢球體，o，設(shè)計鉆孔，目標(biāo)點，誤差橢球體，油層，靶距，21，直井和定向井的靶區(qū)和控制圓錐坐標(biāo)參數(shù)用于描述鉆孔軌道的空間位置。主要有北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、垂直深度。余度(3)撓曲參數(shù)描述了鉆孔導(dǎo)軌的彎曲和扭轉(zhuǎn)程度。主要有曲率和劃痕。(5734-23，(4)坐標(biāo)參數(shù)和基本參數(shù)之間的關(guān)系；L-井到計算點的曲線長度；24，3，油氣井分類(按鉆孔軌道)(1)直井(Verticalwell)設(shè)計為垂直線，實際定向井(2)定向井(Directionalwell)沿預(yù)先設(shè)計的鉆孔軌道在指定的方向上與井的垂直線相距一定距離，鉆達(dá)到目標(biāo)的井。25，定向井可分為普通定向井、大斜度井、集群井、多下井、斜直井、水平井等。一般定向井：在一口井中只有一口最大坡度小于60的定向井。傾斜較高的井：只有一個定向井，其最大坡度在60 86范圍內(nèi)。井：可以包含直井，作為兩個或多個定向井組，以計劃的方式在某一井鉆孔。多井底井：一個井口下有兩個或更多井底的定向井。傾斜井：由傾斜鉆機或傾斜井架完成，井軌從頂部開始始終是傾斜直線段的定向井。6、26、簇井垂直剖面、簇井垂直剖面、27、河50簇井組是目前我國最大的陸地簇井組。這口井長384米，寬110米的地區(qū)共有42行，水池550層2046.9米，油水299層1132.1米。28，(3)水平井(Horizontalwell)保持一口井只有一個最大坡度大于或等于86的角度，保持定向井穿過特定長度水平段。水平井分為長曲率半徑水平井(創(chuàng)建小于6/30m的坡率)。中等曲率半徑水平井(坡率為1/m到6/30m)；短曲率半徑水平井(坡率為1 10/m)；徑向水平井(使傾斜無限。29、水平井可以增加油井和油層的接觸面積，大大提高單井生產(chǎn)。水平井鉆井的目的(a)，30，解決水錐問題，水平井鉆井的目的(2)，31，雙勘探，32，水平井技術(shù)適合薄層開采，33，長達(dá)數(shù)千公里的鉆頭的精確控制很困難，薄層，地層傾角變化，有時向上或向下傾斜，開發(fā)稀油，35，4，鉆孔軌道設(shè)計的原理和方法，(1)，鉆孔軌道類型，(2)，鉆孔軌道設(shè)計的原則，(3)，二維軌道軌道是指僅在設(shè)計路線所在的垂直平面中變化的鉆孔軌道。三維鉆孔軌道是同時具有坡度變化和方位角變化的設(shè)計鉆孔軸。1.二維鉆孔軌道二維鉆孔軌道為垂直井段、傾斜軸段、傾斜軸段穩(wěn)定化坐標(biāo)、37、鉆孔軌道類型、2 .三維鉆孔軌道三維鉆孔軌道設(shè)計用于障礙物井和現(xiàn)場鉆探的修正鉆孔軌道設(shè)計。如果在地面頂部位置和設(shè)計目標(biāo)點之間的垂直平面上存在難以直接通過的障礙物(例如鉆孔、巖石丘、瓦斯頂?shù)?，則設(shè)計的鉆孔導(dǎo)軌必須繞過障礙物到達(dá)目標(biāo)點。在鉆孔過程中，鉆孔軌跡必須始終偏離設(shè)計的鉆孔軌跡，并且必須始終修改鉆孔參數(shù)，以使鉆孔到達(dá)目標(biāo)點。此時，樓板的方位角與設(shè)計的方位角不匹配，因此需要進行三維軌道設(shè)計。(1)根據(jù)油氣田勘探開發(fā)要求，確保實現(xiàn)鉆井目的。(2)根據(jù)油氣田的結(jié)構(gòu)特點、油氣生產(chǎn)形式，有助于提高石油生產(chǎn)和采油，提高投資效果。(3)在鉆孔、生產(chǎn)和操作過程中，選擇坡度點、鉆孔曲率、最大坡度等參數(shù)時非常有用。(4)為了滿足鉆孔目的，應(yīng)盡可能選擇簡單的剖面類型，減少鉆孔軌跡控制的困難和鉆孔作業(yè)，使設(shè)計的傾斜軸最小，有助于安全、快速鉆孔、降低鉆孔成本。39，(b)，鉆孔軌道設(shè)計原則，(1)根據(jù)油氣田勘探開發(fā)要求，保證鉆井目的。(2)根據(jù)油氣田的結(jié)構(gòu)特點、油氣生產(chǎn)形式，有助于提高石油生產(chǎn)和采油，提高投資效果。(3)在鉆孔、生產(chǎn)和操作過程中，選擇坡度點、鉆孔曲率、最大坡度等參數(shù)時非常有用。(4)為了滿足鉆孔目的，應(yīng)盡可能選擇簡單的剖面類型，減少鉆孔軌跡控制的困難和鉆孔作業(yè)，使設(shè)計的傾斜軸最小，有助于安全、快速鉆孔、降低鉆孔成本。40，(3)，鉆孔軌道設(shè)計相關(guān)因素選擇，1 .坡點生成選擇(1)必須在更穩(wěn)定的地層中選擇，以避免在復(fù)雜的地層方向(例如巖石破碎帶、流失層、流砂層或容易崩塌)中生成坡度。凸出物(2)形成鉆孔的可能性是均勻的，不能有堅硬的中間層。為了滿足石油生產(chǎn)工藝要求(3)。深水平位移小的井必須有深度，因此可以簡化井結(jié)構(gòu)，加快鉆井速度。垂直深度小、水平位移大的井要使傾斜點變淺，減少定向工程的工作量。(6)在鉆孔方位角漂移區(qū)，傾斜軸段要避免方位較大的地層，或使用鉆孔方位角漂移規(guī)律鉆靶點。41，2?！白畲笃露取睂τ谥本露瓤刂圃谥付ǚ秶鷥?nèi)。對于常規(guī)方向和水平井，如果坡度角小于15，則位置不穩(wěn)定，因此最大坡度必須大于15。3.鉆孔過程中，孔曲率是一個重要參數(shù)。鉆孔曲率過大會給鉆井、石油生產(chǎn)及井作業(yè)帶來了困難。因此，根據(jù)具體情況，必須正確選擇鏜孔曲率的最大值。選擇鉆孔軌道設(shè)計的相關(guān)元素，42，設(shè)計鉆孔軌道時，通常選擇簡單的二維軌道。2d軌跡由垂直段、傾斜軸段、穩(wěn)定傾斜軸段和低傾斜軸段組成，最常用的類型為四種。(4)，鉆井軌道類型選擇，3段系統(tǒng)，5段系統(tǒng)，s型，直井，43，44，側(cè)鉆水平井技術(shù)，側(cè)鉆水平井技術(shù)是利用專用地下工具在舊井套管內(nèi)部鉆制的水平井。是以側(cè)鉆技術(shù)、水平井技術(shù)和小井眼技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的代表90年代鉆井水平的新技術(shù)，不僅能恢復(fù)老井，還能大大提高單井生產(chǎn)和回收率。45，直井設(shè)計輸入內(nèi)容，46，直井設(shè)計輸出內(nèi)容，47，定向井設(shè)計輸入內(nèi)容，48，定向井設(shè)計輸出內(nèi)容，49，集群井設(shè)計輸入內(nèi)容，50，軟件設(shè)備，提高鉆井設(shè)計準(zhǔn)確性，近幾年油田鉆井工程，泥漿數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，提高設(shè)計輔助數(shù)據(jù)庫設(shè)計設(shè)計的準(zhǔn)確性，51，鉆頭使用量可查看，52，鉆井液密度可查看，53，完成井技術(shù)指標(biāo)可查看，54，油氣層保護數(shù)據(jù)可查看，55，設(shè)計軟件功能，1)井結(jié)構(gòu)設(shè)計，地層孔隙壓力，破裂壓力，各種剖面類型設(shè)計，57，定向井，水平井軌跡設(shè)計，58，軟件功能，井與井之間的防碰撞掃描，坡度數(shù)據(jù)處理，防止設(shè)計井與相鄰井接觸，59，防碰撞掃描3d圖，60，設(shè)計軟件功能，3)鉆孔，61，鉆柱強度校核，62，鉆柱側(cè)向力分析，63，6)套管設(shè)計，套管強度校核，套管設(shè)計，64，城北30集群井組，65，水平2井是國內(nèi)第一個雙勘探多目標(biāo)水平井，相當(dāng)于8口直井的經(jīng)濟效益。66，2節(jié)軌道測量和計算，1，監(jiān)測鉆孔時的實際鉆孔軌跡，以確保對指定目標(biāo)鉆孔；2、使用傾斜工具在需要定向鉆孔時按所需方向創(chuàng)建傾斜工具。3、確保鉆井井沒有與附近鉆井井相交的危險；4、確定鉆頭各層的實際垂直深度，繪制準(zhǔn)確的地質(zhì)剖面；5、監(jiān)測水庫的特性，為了在構(gòu)造井中鉆孔，必須確定正確的井