定向井設計暨compass操作指南講解

第六章定向井設計暨compass操作指南

一、定向井設計需要的基本數(shù)據(jù)

、單井

所鉆井井口的大地坐標，靶點的大地坐標并給出相應的經(jīng)緯度，以及定向井的靶區(qū)

描述（如定向井靶點半徑，水平井等）。

(2)井身結構及套管程序（給定垂深），以及所用套管的型號和單位重量。

若下抽油泵，請給定垂深和該垂深下的前后井段。

(4)該井所在地區(qū)的詳細地質(zhì)資料（包括地質(zhì)分層，巖性及風險提示等）。

該井分段所用的泥漿比重，塑性粘度，切力，信服值等。

鉆機的游動系統(tǒng)重量，以及泥漿泵型號及功率和供應的工作排量。

可供應的鉆桿和加重鉆桿鋼級、公稱尺寸，震擊器型號，鉆頭種類等等。

給定工程設計標準及特別要求。

該地區(qū)內(nèi)已鉆井的定向井資料。

、叢式井

平臺的槽口分布，槽口間距，平臺結構北角，該平臺的中心坐標（大地坐標）和經(jīng)

緯度，以及覆蓋區(qū)內(nèi)全部已鉆井（包括探井）的井眼軌跡數(shù)據(jù)（井斜、方向等）。

叢式井的井口和靶點大地坐標及靶點垂深，定向井的靶區(qū)描述（如定向井靶點半徑，

水平井等），以及油底垂深和口袋長度等。

(3)井身結構及套管程序（給定垂深），所用套管的型號和單位重量等。.

若下抽油泵，請給定垂深和該垂深下的前后井段。

(5)該井所在地區(qū)的詳細地質(zhì)資料（包括地質(zhì)分層，巖性及風險提示等）。

該井分段所用的泥漿比重、塑性粘度、切力、信服值等。

鉆機的游動系統(tǒng)重量，以及泥漿泵型號及功率和供應的工作排量等。

可供應的鉆桿和加重鉆桿鋼級、公稱尺寸，震擊器型號，鉆頭種類等等。

該地區(qū)內(nèi)已鉆井的定向井資料。

給定工程設計標準及特別要求。

、叢式井設計1．叢式井的看法

叢式井是指一組定向井（水平井），它們的井口是集中在一個有限范圍內(nèi)，如海上鉆

井平臺、沙漠中鉆井平臺、人工島等。叢式井的廣泛應用是由于它與鉆單個定向井對照較，

大大減少鉆井成本，并能滿足油田的整體開發(fā)要求。

2．叢式井設計應試慮的問題

（1）．井身剖面

在滿足油田開發(fā)要求的前提下，盡量選擇最簡單剖面，如典型的“直一增一穩(wěn)”三段制，

這樣將減少鉆井工序，降低摩阻，減少鉆井時復雜情況和事故發(fā)生的可能性。

2）．井身結構

依照地質(zhì)要求和鉆井目的，決定采用何種井身結構。

（3）．造斜點

造斜點應選在牢固、均質(zhì)、可鉆性較高的地層。造斜點深度的選擇應試慮以下幾點：

A.相鄰井的造斜點上下最少要錯開15米以上，平時錯開30～50米，防范井眼間竄通和

磁攪亂；

中間井口用于位移小的井，造斜點較深。外面井口用于位移較大的井，造斜點較淺；

C.若是設計的最大井斜角高出采油工藝或老例測井的限制或要求，應將造斜點提高或增

加設計造斜率。

．造斜率

在叢式井中，平時設計各井的造斜率為7～16°米。

(5)．最大井斜角在保證油田開發(fā)要求的前提下，太大，并保證其他作業(yè)的順利進行，

盡量不使井斜角太大，

如電測、下套管作業(yè)等。

以防范鉆井作業(yè)時，扭矩和摩阻

老例測井工具經(jīng)過的井段其最

大井斜為

62°。若是初始設計出最大井斜角達

60°以上，則應合適調(diào)整造斜點和造斜率，

使最大井斜不高出60°。自然，在一個叢式井平臺上，可選擇幾口邊緣井取水平井，以充

分地利用平臺，擴大采油面積。

．井口分配

井口分配應試慮以下幾點：

用外面的井口打位移大的井，用中間的井口打位移較小的井。

按整個井組的各井方向，盡量均布井口，使井口與井底連線在水平面上的投影圖盡量不訂交，且成放射狀分布，以方便軌跡追蹤。

C.考慮到鉆井平臺的最大額定載荷分布，將井斜大、位移大、井深較深的井安排在平臺

額定載荷大的地方。

D.若是依照（1）、（2）、（3）的序次仍有不能夠錯開的井，能夠經(jīng)過調(diào)整造斜點或造

斜率的方法來解決。

(7)．防范井眼相碰

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

在方向上要錯開，防范攪亂。鄰井采用不相同造斜率。徑為

表層套管下深要錯開，斜井段在空間交織的井，最小距離為

15米。

20米，直井段安全圓柱半

(8)．合理安排鉆井序次第一要按地質(zhì)、開發(fā)部門有關注水配產(chǎn)要求和進一步對地層情況的掌握來進行?？刹捎孟韧馀啪髢?nèi)排井的序次，防范內(nèi)排巖屑堆集須進行清理；或由底盤一側向另一側推進的方式。選擇好一條合理的鉆臺井架搬動路線，可省時省力。

．使用優(yōu)秀鉆井液，減少摩阻。對于井斜過大、水平位移過大的井，采用頂部驅動鉆井裝置來改進鉆井作業(yè)。

．上部井段采用集束鉆井或集中打表層方式，可節(jié)約時間，提高鉆井速度。

三、鉆井平臺地址優(yōu)選對于叢式井來說，優(yōu)選平臺地址，比一口定向井的設計更重要，且影響更大。

鉆井工程方面的情況以外，還要考慮輸油管道的建設、井場的地貌情況等，

除了考慮

單從定向鉆井的

角度來優(yōu)選，平時采用兩種優(yōu)選方式，一是累計水平位移最小，二是累計井深最少。

1．累計水平位移最小的平臺地址優(yōu)選無論平臺地址如何，靶點地址是必然的。

值最小就是這種優(yōu)選方式的要點。

因此，計算平臺地址與靶點的距離，

并使累計

靶點地址平時以座標值給定，Y值是東西方向的座標值，即

即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座標值，X值相當于北南位移，Y值相當于東西位移，水平位移的計

算可依照兩點間的距離公式來求到：2．累計井深最少的地址優(yōu)選

采用這種優(yōu)選方式，第一要依照井底和井口地址進行試算。把全部井的軌跡全部設計出

來，計算出累計的井深，爾后改變井口地址，重新作軌跡設計，直到設計出最小的累計井深。

無論哪一種平臺地址優(yōu)選方式，在確定其優(yōu)選的井口地址時，必定保證全部井都能打成。

因此，第一是平臺上的少許井的水平位移不能夠特別大；第二是少許井的總井深不能夠特別深；第三是為了有利于進行叢式井作業(yè)，

應盡可能少地進行繞障作業(yè)，

最少在叢式井設計中，

基

本上不存在繞障問題。四、Compass軟件簡介

1、基本看法

Origins(本源)

1987JamiesionTechnicalSoftware---DOSCOMPASS

1994DRDofTulsa---Wellpath(DirectionalPackage)

1995MunroGarrett---Target(DirectionalPackage)

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

2、測量基礎

(1)GeodeticSystem大地測量系統(tǒng)

FlatEarth－

UTM－通用橫向墨卡托圖

GPS-全球定位系統(tǒng)

CGP-中國高斯投影

(2)Ellipsoid參照橢球體

GeomagneticModel

LocalCo-ordinate

(5)mapCo-coordinate(平面直9角坐標系，相對地址)

Easting-橫(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、內(nèi)容

靶點限制條件、井眼跡

定向造斜方法及后控制方法

斜與算

柱扭矩及阻力

4、原

依照油田勘探、開部署的要求，保安全井

要有利于提高油襟懷和采收率

有利于井、采油和修井作

盡可能比的剖面型

、算參數(shù)

基本參數(shù)：井深、井斜、方向

算參數(shù)：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，而且要求防范兩井交織相碰

行井距離描有助于兩井任一井深的相地址，以便采用相的措施

(2).常用描方法介

近來距離描：能夠確定參照井井眼上任一點到比井井眼的近來距離和最

近距離描

法面距離描：能夠確定參照點切的法面與描點的交點，同求出兩點的距離

及相方向，而在極坐平面上畫出法面距離描

遇到式井防碰，宜使用近來距離描法。

認識分別系數(shù)(SF)的概

念，如左圖所示。

五．Compass軟件操作方法

1．創(chuàng)辦公司

點擊File—→New—→Company出現(xiàn)下界限面：在公司屬性中注意填寫以下內(nèi)容(Anticollision)2．創(chuàng)辦油田(Project)

注意紅色箭頭指示的地方必然要填上最新的地磁模型(GeodeticModels)

依照實質(zhì)情況，填入正確的大地投影系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。比方，BZ25-1油田，應

該選擇如上參數(shù)，并選定合適的地區(qū)(MapZone)，該數(shù)據(jù)由甲方供應。

3．創(chuàng)辦平臺在Map一欄，填入該平臺大地坐標值X(N)和Y(E),注意紅色箭頭的經(jīng)緯度必然要

和甲方給定的一致(或在其給定的范圍內(nèi))。最后注意選定GridNorth(網(wǎng)格北)。

創(chuàng)辦槽口(若是是單井，該步驟能夠省略)。

下面以BZ25-1A平臺為例,依照甲方給的資料，以下：

平臺槽口結構為4×9，間距為2(列距)×1.8(行距)

平臺結構北角－81.5度。

步驟以下：

點擊槽口標志，爾后點擊Geometry(將平臺槽口看作整體來設計)—→Rectangle

進入以下界面：(圖6)

1）、在紅色框表示的空格內(nèi)分別填入最左上方的槽口和中心槽口之間的間距。

2）、在藍色框表示的空格內(nèi)分別填入行數(shù)×行距

列數(shù)×列距。

爾后點擊保存出現(xiàn)以下槽口表示圖：

注意，我們規(guī)定在實質(zhì)設計過程中規(guī)定槽口編號為從下向上編排角的編號應為01)。

(即最左下

接下來在圖6中的綠色框中填入該平臺的結構北角－

ToSingleSlot,將整體的平臺變換為單個的槽口

81.5度，爾后點擊,以以下圖所示：

Convert

5、井眼軌跡設計

創(chuàng)辦單井

在紅色框內(nèi)填入轉盤面的高度。

打開一個plan，注意選擇以下圖中紅色框中的內(nèi)容。

接下來，依照甲方給定的數(shù)據(jù)輸入靶點坐標(包括X,Y值和深度)

注意在紅色框內(nèi)輸入靶點深度(注：需要在甲方給定的以海平面為基準的深度基

礎上再加上轉盤面的高度)。

在藍色框內(nèi)分別輸入X(N)和Y(E)值。紅色框內(nèi)表示該靶為圓形靶，靶區(qū)范圍為30m。以下圖所示為定向井設計方法，目前常用的為紅色框中的四種。

Slant：常用于二維定向井設計

DoglegToolface：常用于扭方向、繞障、單靶點設計

Hold：常用于穩(wěn)斜設計

OptimumAlign：常用于雙靶點和多靶點的設計

下面以單靶點設計為例：

方法1：選擇Slant

在紅色框內(nèi)分別輸入造斜點和造斜率，。選上靶點，即可計算(紅色箭頭表示的兩項不參入計算)。計算結果以下

方法2：先選擇Hold，表示造斜以前的穩(wěn)斜段。以以下圖紅框內(nèi)所示。爾后選擇DoglegToolface，出現(xiàn)以下界面，選擇紅色框中所示內(nèi)容，爾后計算，出現(xiàn)以下界面：

經(jīng)過比較，兩種設計方法計算得出的結果完好一致。

雙靶點井的設計方法：第一步同單靶點的設計方法

2，先選擇

Hold

穩(wěn)斜，爾后選擇

OptimumAlign

，

出現(xiàn)以下圖：

選中兩個靶點，以3°/30m的造斜率計算即可。

6、導出數(shù)據(jù)

能夠依照要求導出不相同格式的數(shù)據(jù)如txt、excel、pdf等。

方法以下：

導出txt：點擊file→export→surveydata，進入界面以下：

紅色方框中的格式為定向井內(nèi)部編寫的格式(每30m一點)。導出excel，pdf格式：點擊report→planning→standardplan，出現(xiàn)下界限

面紅色框內(nèi)可依照需要選擇不相同的間隔點，

藍色框內(nèi)是軌跡數(shù)據(jù)的范圍，

能夠任意

選擇軌跡數(shù)據(jù)報告出來此后，點擊

savereporttofile

，再點擊上圖中的紅色框可

以選擇想要保存的格式。

7、出圖(垂直投影圖，水平投影圖，3D立體投影圖等)

垂直投影圖：點擊Plot→SectionView(也許直接點擊快捷方式)，

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

水平投影圖：點擊Plot→PlanView(也許直接點擊快捷方式)，保存方法同上。

3D立體投影圖：點擊Plot→3DView(也許直接點擊快捷方式)，

若是要將全部井的軌跡都加上，方法以下：

點擊SelectOffsetDesigns，在藍色框內(nèi)選擇想要的設計種類，在紅色框

內(nèi)選擇想要的井，以下：點擊OK，爾后再點擊(ToggleOffsetDesigns)，能夠依照要求選擇注明一口井的靶點，也能夠選擇注明全部井的靶點

(如上圖所示)。

除以上作圖方法外，還可以夠選擇使用WallPlotComposer()來作圖。

點擊出現(xiàn)以下界面，經(jīng)過點擊鼠標左鍵就可以畫自己想要的各種軌跡圖。

以以下圖：藍框內(nèi)為垂直投影圖，紅框內(nèi)為水平投

影圖，綠框內(nèi)為平臺的槽口圖。

注：用這種方法作圖的好處是能夠將不相同種類的圖放在一起，以以下圖所示：8、防碰掃描方法的應用。

點擊Analysis，出現(xiàn)以下圖，點擊AnticollisionSettings出現(xiàn)

右圖，藍色框內(nèi)為掃描間隔點的距離，紅色框內(nèi)為掃描的井段范圍，綠色框內(nèi)為

相鄰兩井間的誤差橢圓中心距離。這些值都能夠依照詳細要求來設定。

爾后再點擊即可出防碰掃描報告，以下：注意CC/SF/ES這3個英文簡寫所表示的定義。

一般來說，隨著井深的不斷增加，CC值也是逐漸增大的。SF值必然要在1.5以

上才是安全范圍。在創(chuàng)辦公司時已經(jīng)有規(guī)范(以以下圖)。

9、設計過程種需要引起注意的一些問題。

如何增加工具

在做設計時，若是新建一個公司，第一需要將工具增加進去，能夠將以前的公司

的工具先導出（export）至某一目錄下，再導入（import）至公司屬性下的工具設置中。

比方，將公司BOC中的工具先導出來，操作以下：

新建公司cnooc后，點擊將上述導出的工具導入，以以下圖所示。

2）若是轉盤面高度發(fā)生變化，應該如何更正。

比方某井初始RKB為28m，現(xiàn)在變?yōu)?5m，操作方法以下：先選中現(xiàn)在

的RKB高度

點擊設計屬性：

更正紅色框中

的深度標準。

最后再將此處的高度修正即

可完成。

（3）投影方向的選擇。

點擊PlanDesignProperties→VertSection，以