定向井技術(shù)(第五章第三節(jié))

5.15.2水平井井眼軌道控制的基本理論5.3水平井軌道控制工藝實(shí)鉆井眼軌道的監(jiān)測(cè)方法第五章定向井井眼軌道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制5.3.3

軌道控制的要點(diǎn)5.3.2軌道控制的工具5.3.1靶體5.3水平井軌道控制工藝5.3.1靶體5.3.1靶體靶體:-水平段位置的允許偏差范圍靶體限制因素:-井眼軌道被控制在最有利的地質(zhì)儲(chǔ)層內(nèi)

-允許偏差太小會(huì)增加施工難度5.3水平井軌道控制工藝靶體

-高度:靶體的垂向允許偏差

-寬度:靶體的橫向允許偏差

-靶窗(窗口):靶體的前端面

-靶底:靶體的后端面

-著陸點(diǎn)(瞄準(zhǔn)點(diǎn)、靶心):增斜段與靶窗的交點(diǎn)5.3.1靶體5.3水平井軌道控制工藝設(shè)計(jì)靶心線

-靶窗內(nèi)過靶點(diǎn)的兩條正交的基準(zhǔn)線

-靶心可以不是靶窗的形心

-設(shè)計(jì)靶心線可以不是靶窗的對(duì)稱軸靶點(diǎn)誤差

-實(shí)際著陸點(diǎn)到靶窗內(nèi)兩條設(shè)計(jì)靶心線的距離分別為著陸點(diǎn)縱距和著陸點(diǎn)橫距5.3水平井軌道控制工藝5.3.1靶體靶心設(shè)計(jì)平面

-通過靶窗、靶底內(nèi)水平靶心線的平面靶前位移(靶前距)-直井段所在直線與設(shè)計(jì)靶窗平面間的距離平差

-實(shí)際靶前位移與設(shè)計(jì)靶前位移的差值5.3.1靶體5.3水平井軌道控制工藝實(shí)鉆軌道示意圖5.3水平井軌道控制工藝5.3.1靶體1、定向鉆井技術(shù)的發(fā)展彎接頭和泥漿馬達(dá)有線導(dǎo)向工具隨鉆測(cè)量可調(diào)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)短半徑鉆井系統(tǒng)5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具2、軌道控制鉆具的功能分類

穩(wěn)斜動(dòng)力鉆具著陸控制水平段鉆進(jìn)水平控制造斜井段鉆進(jìn)增斜動(dòng)力鉆具穩(wěn)斜動(dòng)力鉆具組合降斜動(dòng)力鉆具組合造斜動(dòng)力鉆具5.3水平井軌道控制工藝動(dòng)力鉆具的典型結(jié)構(gòu)

5.3水平井軌道控制工藝3.不同功能鉆具適用情況長(zhǎng)半徑水平井：造斜率較低(K<6/30m)兩種功能的鉆具可采用同樣的結(jié)構(gòu)形式一套鉆具組合具有兩種功能:定向鉆進(jìn)，可鉆出小曲率井段;開動(dòng)轉(zhuǎn)盤導(dǎo)向鉆進(jìn)，可鉆出穩(wěn)斜井段和水平井段鉆具結(jié)構(gòu)見圖中的D,F和B(當(dāng)單彎殼體彎角較小時(shí))中半徑水平井造斜率較高(K=6-20/30m)兩種功能的鉆具一般不再具有相同的結(jié)構(gòu)形式用于造斜的鉆具組合都采用定向鉆進(jìn)狀態(tài)，其彎角值較大(彎殼體彎角一般在1以上)，如圖中的B,C,E,G等5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具4、鉆具動(dòng)力方式分類

渦輪鉆具一般不易形成本體上的結(jié)構(gòu)彎角軸向結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)導(dǎo)向部件常為偏心穩(wěn)定器加同心穩(wěn)定器(F,G)螺桿鉆具自身的萬向軸總成很容易產(chǎn)生彎角(B,C,D,E)

彎殼體、穩(wěn)定器是其最常見的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具螺桿鉆具渦輪鉆具5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具5、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)型式分類

結(jié)構(gòu)形式彎殼體動(dòng)力鉆具彎接頭加短直動(dòng)力鉆具(如圖中A)[保證偏移量造斜率]偏心穩(wěn)定器加直動(dòng)力鉆具（一般是渦輪鉆具）根據(jù)是否加穩(wěn)定器或墊塊，穩(wěn)定器或墊塊的位置（在傳動(dòng)軸殼體上還是在萬向軸殼體上）以及穩(wěn)定器的個(gè)數(shù)，可分為多種導(dǎo)向機(jī)理造成鉆具在井眼中的彈性變形產(chǎn)生工具面和鉆頭側(cè)向力以滿足定向和中、小曲率造斜的需要。5.3水平井軌道控制工藝6、彎殼體動(dòng)力鉆具分類

固定彎殼體動(dòng)力鉆具

單彎、雙彎鉆具同向雙彎（如圖中C，E）、反向雙彎動(dòng)力鉆具兩類（如圖中D）可調(diào)彎殼體動(dòng)力鉆具(AKO)。彎殼體的結(jié)構(gòu)彎角分為若干檔次(如γ=0～2°

，按0.25°

分級(jí))要求兩個(gè)彎角共面（即在同一個(gè)平面內(nèi)），否則會(huì)引起鉆具組合力學(xué)特性紊亂，嚴(yán)重影響造斜率。反向雙彎鉆具，下彎角（γ1）大于上彎角（γ2），在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，常取γ2=-1/2γ1，并集中在一個(gè)被稱為DTU（DoubleTilteU—jointHousing）的萬向軸彎殼體上。同向雙彎鉆具萬向軸殼體上有兩個(gè)同向共面的彎角，稱為DKO(Double

Kock—off)在單彎鉆具的旁通閥上方裝一個(gè)與之同向共面的彎接頭，稱為FAB。

5.3水平井軌道控制工藝5.3.2軌道控制的工具7、軌道控制工具總結(jié)工具類型和結(jié)構(gòu)型式顯著影響造斜率；造斜率是選擇工具類型和確定工具結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)鍵；中、長(zhǎng)半徑水平井常用的動(dòng)力鉆具典型結(jié)構(gòu):帶有穩(wěn)定器的反向雙彎（D）,帶有穩(wěn)定器的單彎(B)和同向雙彎（C）螺桿鉆具組合。

反向雙彎鉆具用于小曲率水平井的造斜段和穩(wěn)斜段、水平段鉆進(jìn),造斜率一般在5°/30m以下。普遍有二個(gè)穩(wěn)定器,下穩(wěn)定器位于傳動(dòng)軸殼體(或萬向軸殼體)上，上穩(wěn)定器為另裝的鉆柱穩(wěn)定器。單彎螺桿鉆具主要用于中曲率下段(6°-13°)/30m定向造斜，可用穩(wěn)定器，也可不用穩(wěn)定器。同向雙彎螺桿鉆具造斜率范圍是中曲率的上半段(13°～20

°)/30m。不裝穩(wěn)定器，保證造斜能力并減少鉆進(jìn)阻力。5.3水平井軌道控制工藝柔性彎曲造斜器總成接在柔性鉸接鉆桿的下端，由不旋轉(zhuǎn)的柔性彎曲外殼和可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸及聯(lián)接軸承裝置組成。內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸將上部柔性鉸接鉆桿的旋轉(zhuǎn)和軸向力傳遞給鉆頭，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和鉆壓，同時(shí)鉆井液將從鉸接鉆柱、內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)部形成的通道流向鉆頭水眼。彎曲外殼外側(cè)下方的2個(gè)墊塊，可形成支點(diǎn)并有助于產(chǎn)生較強(qiáng)的造斜力。安裝在井底的斜向器起導(dǎo)向和輔助初始造斜作用。可鉆出曲率半徑為6-12m(相應(yīng)K=9.55-4.775/m)的短半徑井眼。這種彎曲外殼在起下鉆時(shí)將會(huì)造成大約4500N的側(cè)向力。8、Eastman地面驅(qū)動(dòng)柔性組合1、著陸控制技術(shù)要點(diǎn)5.3水平井軌道控制工藝5.3.3軌道控制的要點(diǎn)略高勿低:造斜率比設(shè)計(jì)值略高。先高后低:實(shí)鉆造斜率高于設(shè)計(jì)值,可以降低,但太低,不一定增上去。寸高必爭(zhēng)：不同造斜率，進(jìn)靶所要求的垂深不同早扭方位：晚扭方位會(huì)增加扭方位難度穩(wěn)斜探頂：探油層位置矢量進(jìn)靶：著陸點(diǎn)位置、著陸井斜角、著陸方位角；與進(jìn)入水平段內(nèi)的軌道控制有關(guān)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：控制偏差2、水