(精品)井眼轨迹设计--大庆石油学院.ppt
《(精品)井眼轨迹设计--大庆石油学院.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(精品)井眼轨迹设计--大庆石油学院.ppt(76页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章第三章井眼轨道设计与控制井眼轨道设计与控制井井眼眼轨轨道道 直直井:设计井眼轴线为一铅垂线,其井斜井:设计井眼轴线为一铅垂线,其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。范围。定向井:沿着预先设计的井眼轨道,按既定向井:沿着预先设计的井眼轨道,按既定方向偏离井口垂线一定距离,钻达一定定方向偏离井口垂线一定距离,钻达一定目标的井。目标的井。第三章第三章第三章第三章定定向向井井普通定向井:一个井场内仅有普通定向井:一个井场内仅有1口最大井斜角小于口最大井斜角小于60的定向井。的定向井。斜直井:用斜直钻机或斜井架完成,自井口开始井眼轨道一直是一段斜斜直井
2、:用斜直钻机或斜井架完成,自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。井段的定向井。大斜度井:最大井斜角在大斜度井:最大井斜角在6080范围内的定向井范围内的定向井水平井:最大井斜角大于或等于水平井:最大井斜角大于或等于86,并保持这种井斜角钻完一定长度,并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。段的井。长曲率半径:长曲率半径:6/30m中曲率半径:中曲率半径:620/30m水平井水平井中短曲率半径:中短曲率半径:120/30m短曲率半径:短曲率半径:110/m/m径向水平井:径向水平井:k=丛式井:在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组,其中丛式井:在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上
3、的定向井组,其中可含可含1口直井。口直井。多底井(分支井):一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。多底井(分支井):一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。第三章第三章第三章第三章第一节第一节井眼轨道设计的原则和方法井眼轨道设计的原则和方法一、基本概念一、基本概念1.井眼轨道的基本要素井眼轨道的基本要素井眼轨道:井眼轨道:表示井眼轴线形状的图形。表示井眼轴线形状的图形。其它基本要素如下图所示:其它基本要素如下图所示:第三章第三章第三章第三章井深D :转盘补心到井底的深度。测深m:某测点到转盘补心的井眼轴线实际长度。垂深:井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。井斜角i i:轴线切向
4、方向与垂线的夹角。方位角:正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影的夹角。井眼曲率Rh:单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。井斜变化率Rn:单位长度井段井斜角变化值。方位变化率Ri:单位长度井段方位角变化值。井底闭合方位角h h :从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。井底水平位移Sh:井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。第三章第三章第三章第三章直井段直井段造斜点造斜点增斜段增斜段最大井斜角最大井斜角maxmax降斜段降斜段直井段直井段斜井深斜井深水平位移水平位移1)1)直井段直井段:设计设计井斜角井斜角为为零零度的井段。度的井段。2)2)造斜点(造斜点():开始开始定
5、向造斜的位置称定向造斜的位置称为为造斜点。造斜点。通常以通常以该该点的井深来表示。点的井深来表示。3)3)造斜率(造斜率():造斜工具造斜工具的造斜能力的造斜能力,即即该该造斜工具所造斜工具所钻钻出的井段的井眼曲率。出的井段的井眼曲率。4)4)造造(增增)斜段斜段:井斜角随井深井斜角随井深增加的井段。增加的井段。2.2.井身剖面井身剖面井身在垂直平面内的投影井身在垂直平面内的投影第三章第三章第三章第三章9)靶靶心心距距():在在靶靶区区平平面面上上,实实钻钻井井眼眼轴轴线线与与目目标点之间的距离标点之间的距离。6)降斜段降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。井斜角随着井深的增加而减小的井段
6、。5)稳斜段稳斜段:井斜角保持不变的井段。井斜角保持不变的井段。7)目目标标点点:设设计计规规定定的的、必必须须钻钻达达的的地地层层位位置置,通通常常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。8)靶靶区区及及靶靶区区半半径径():包包含含目目标标点点在在内内的的一一个个区区域域称称为为靶靶区区。在在大大斜斜度度井井和和水水平平井井中中,靶靶区区为为包包含含设计井眼轨道的一个柱状体。设计井眼轨道的一个柱状体。第三章第三章第三章第三章 1)1)工工具具弯弯角角():在在造造斜斜钻钻具具组组合合中中,拐拐弯弯处处上上下下两两段段的的轴线间轴线间的
7、的夹夹角。角。2)2)工工具具面面:在在造造斜斜钻钻具具组组合合中中,由由弯弯曲曲工工具具的的两两个个轴轴线线所所决决定的平面。定的平面。3)3)反反扭扭角角():在在使使用用井井下下动动力力钻钻具具进进行行定定向向造造斜斜或或扭扭方方位位时时,动动力力钻钻具具启启动动前前的的工工具具面面与与启启动动后后且且加加压压钻钻进进时时的的工工具具面面之之间间的的夹夹角角。反反扭扭角角总总是使工具面逆是使工具面逆时针转动时针转动。3.3.井眼井眼轨轨道水平投影道水平投影第三章第三章第三章第三章5)工工具具面面角角():造造斜斜工工具具下下到到井井底底以以后后,工工具具面面所所在在的的角角度度。它它有有
8、两两种种表表示示方方法法:高高边边工工具具面面角角和和磁磁工工具具面面角角。高高边边工工具具面面角角是是以以高高边边方方向向线线为为始始边边,顺顺时时针针转转到到工工具具面面与与井井底底圆圆平平面面的的交交线线所所转转过过的的角角度度;磁磁工工具具面面角角为为以以正正北北方方向向线线为为始始边边,顺顺时时针针转转到到工工具具面面与与井井底底圆圆平平面面的的交交线线在在水水平平面面上上的的投投影影线线所所转转过过的的角度。角度。4)高高边边:定定向向井井的的井井底底是是个个呈呈倾倾斜斜状状态态的的圆圆平平面面,称称为为井井底底圆圆;井井底底圆圆上上的的最最高高点点称称为为高高边边;从从井井底底圆
9、圆心心至至高高边边之之间间的的连连线线所所指指的的方方向向称称为为高高边边方方向向;从从正正北北方方向向线线顺顺时时针针转转至至高高边边方方向向在在水水平平面面上上的的投投影影所所转转过的角度称为过的角度称为高边方位角高边方位角。第三章第三章第三章第三章 6)6)装装置置角角():在在启启动动钻钻具具后后且且加加压压钻钻进进时时,工工具具面面所所处处的的角角度度,与与工工具具面面角角一一样样,既既可可用用高高边边工工具具面面表表示,也可用磁工具面表示。示,也可用磁工具面表示。7)7)安安置置角角():在在启启动动钻钻具具前前,工工具具面面所所处处的的角角度度。与与工工具具面面角角一一样样,既既
10、可可用用高高边边工工具具面面表表示示,也也可可用磁工具面表示。用磁工具面表示。8)8)安安全全控控制制圆圆锥锥(柱柱):以以设设计计井井眼眼轴轴线线为为中中心心所所限定的限定的圆锥圆锥(柱)空(柱)空间间。9)9)误误差差椭椭球球:由由测测量量和和计计算算误误差差引引起起的的井井底底位位置置不不确定性所构成的以井底为中心的椭球体。确定性所构成的以井底为中心的椭球体。第三章第三章第三章第三章井眼井眼曲率的计算曲率的计算1)简单表示法)简单表示法方位角不变的井眼轴线方位角不变的井眼轴线此时:此时:若若AB弧有均匀曲率,则弧有均匀曲率,则根据定义:根据定义:第三章第三章第三章第三章对于空间井眼轴线,
11、可以用两个平面来表示对于空间井眼轴线,可以用两个平面来表示垂直:垂直:水平:水平:第三章第三章第三章第三章空间曲率的计算空间曲率的计算设有一空间曲线设有一空间曲线L,L上点上点A的的定向要素定向要素为:为:DA、EA、NA、A、A、ShA;井深增加到井深增加到B点,设点,设AB弧弧第三章第三章第三章第三章与整个井眼相比为小量,其长设为与整个井眼相比为小量,其长设为dl,B点的定向要素为点的定向要素为A+d。连接连接AB两点,两点,AB线段水平投影为线段水平投影为AB线段长线段长=dl。DA+dD、EA+dE、NA+dN、A+d、ShA+dShA、线段。可以近似地认为:线段。可以近似地认为:AB
12、弧长弧长=AB在在垂直投影面中:垂直投影面中:A、A+d在平面在平面AAB内,令内,令AAB=,则则第三章第三章第三章第三章水平投影面中:水平投影面中:水平投影面中:水平投影面中:第三章第三章第三章第三章由于:由于:则:则:坐标参数与基本参数间的关系:坐标参数与基本参数间的关系:第三章第三章第三章第三章Rn、Ri对对Rh都有影响。都有影响。第三章第三章第三章第三章四、井眼轨道设计的原则和方法四、井眼轨道设计的原则和方法井井眼眼轨轨道道的的类类型型二维二维井眼井眼轨道轨道三维三维井眼井眼轨道轨道 设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的井眼轨道。垂平面上变化
13、的井眼轨道。二二维维井眼井眼轨轨道由垂直井段、增斜井段、道由垂直井段、增斜井段、稳稳斜井段和降斜井段斜井段和降斜井段组组合而成。合而成。在设计井眼轴线上,既有江斜在设计井眼轴线上,既有江斜角变化又有方位角变化的井眼轨道。角变化又有方位角变化的井眼轨道。三维井眼轨道设计用于绕障井三维井眼轨道设计用于绕障井和现场待钻修正井眼轨道设计。和现场待钻修正井眼轨道设计。1.1.井眼轨道的类型井眼轨道的类型 第三章第三章第三章第三章1)1)根据油气田勘探开根据油气田勘探开发发要求,保要求,保证实现钻证实现钻井目的;井目的;2)2)根根据据油油气气田田的的构构造造特特征征、油油气气产产状状,有有利利于于提提高
14、高油气油气产产量和采收率,改善投量和采收率,改善投资资效益;效益;3)3)在在选选择择造造斜斜点点、井井眼眼曲曲率率、最最大大井井斜斜角角等等参参数数时时,有利于有利于钻钻井、采油和修井作井、采油和修井作业业;4)在在满满足足钻钻井井目目的的的的前前提提下下,应应尽尽可可能能选选择择比比较较简简单单的的剖剖面面类类型型,力力求求使使设设计计的的斜斜井井深深最最短短,以以减减小小井井眼眼轨轨道道控控制制的的难难度度和和钻钻井井工工作作量量,有有利利于于安安全全、快速钻井、降低钻井成本。快速钻井、降低钻井成本。2.设计井眼轨道的原则设计井眼轨道的原则第三章第三章第三章第三章造造斜斜点点的的选选择择
15、原原则则3.3.井眼轨道设计中有关因素的选择井眼轨道设计中有关因素的选择1)1)造造斜斜点点的的选选择择在在比比较较稳稳定定的的地地层层,避避免免在在岩石破碎岩石破碎带带、漏失地、漏失地层层2 2)地地层层可可钻钻性均匀,不性均匀,不应应有硬有硬夹层夹层;3 3)要要满满足采油工足采油工艺艺要求;要求;4)4)垂垂深深大大、水水平平位位移移小小的的井井,造造斜斜点点应应深深,以以简简化井身化井身结结构、加快构、加快钻钻速;速;5)5)垂垂深深小小、水水平平位位移移大大的的井井,造造斜斜点点应应浅浅,以减少定向施工的工作量;以减少定向施工的工作量;6)6)在在井井眼眼方方位位漂漂移移地地区区,应
16、应使使斜斜井井段段避避开开方方位漂移大的地位漂移大的地层层。(1)第三章第三章第三章第三章 (3)(3)井眼曲率井眼曲率 井井眼眼曲曲率率过过大大会会给给钻钻井井、采采油油和和修修井井作作业业造造成成困困难,因此,应根据具体情况,适当选择井眼曲率。难,因此,应根据具体情况,适当选择井眼曲率。(2)(2)最大井斜角最大井斜角 直直井井在在规规定定井井斜斜角角内内;常常规规井井和和水水平平井井交交斜斜角角小小于于1515时,方位不稳定,因此,最大井斜角应时,方位不稳定,因此,最大井斜角应大于大于1515。4.4.井眼井眼轨轨道道类类型的型的选择选择设设计计井井眼眼轨轨道道时时,一一般般选选择择简简
17、单单的的二二维维轨轨道道。二二维维轨轨道道由由垂垂直直井井段段、造造斜斜井井段段、稳稳斜斜井井段段、降降斜斜井井段段组组合合而成,最常用的有四种类型。而成,最常用的有四种类型。第三章第三章第三章第三章轨轨道道类类型型直井直井三段制三段制五段制五段制“S”型型直井段直井段造斜造斜稳斜稳斜特点:特点:造斜点浅,施工简单,在表层套管内达造斜点浅,施工简单,在表层套管内达最大井斜角。常用于不下中间套管的单一油层最大井斜角。常用于不下中间套管的单一油层的中深井,也用于水平位移大的井和水平井。的中深井,也用于水平位移大的井和水平井。直井段直井段造斜段造斜段稳斜段稳斜段增斜段增斜段稳斜段稳斜段一般用于水平井
18、一般用于水平井直井段直井段造斜段造斜段稳斜段稳斜段降斜段降斜段稳斜段稳斜段特点:特点:造斜深度浅,造斜完成后下表层套管,造斜深度浅,造斜完成后下表层套管,稳斜钻进,在达到一定水平位移后降斜,在达稳斜钻进,在达到一定水平位移后降斜,在达到油层时井斜角符合要求。通常还要下一层中到油层时井斜角符合要求。通常还要下一层中间套管,最后稳斜钻穿油层。间套管,最后稳斜钻穿油层。第三章第三章第三章第三章1)1)掌掌握握原原始始资资料料主主要要是是该该地地区区的的地地质质剖剖面面、地地表表对对井井位位的的限限制制条条件件、目目的的层层位位的的垂垂直直井井深深和和总总水水平平位位移移、自自然然造造斜斜规规律律、工
19、工具具造造斜斜能能力力、钻钻井井技技术术水水平平以以及及故故障提示等;障提示等;2)2)根据井眼根据井眼轨轨道确定原道确定原则则,选选定一个井眼定一个井眼轨轨道道类类型;型;3)3)根根据据原原始始资资料料选选定定造造斜斜点点的的位位置置,并并确确定定造造斜斜率率和和降斜率的大小;降斜率的大小;5.5.二维定向井井眼轨道设计方法二维定向井井眼轨道设计方法二维定向井井眼轨道设计方法二维定向井井眼轨道设计方法4)4)确定最大井斜角;确定最大井斜角;5)5)计计算剖面上各井段的井斜角、方位角、垂直井深、算剖面上各井段的井斜角、方位角、垂直井深、水平位移;水平位移;第三章第三章第三章第三章6)核算井眼
20、曲率,使其满足对它的各种限制条件,并做核算井眼曲率,使其满足对它的各种限制条件,并做出井身的控制圆柱,即误差范围;出井身的控制圆柱,即误差范围;7)绘制井眼轨道图,标出安全圆柱。绘制井眼轨道图,标出安全圆柱。设计实例:设计实例:已知某设计井的垂深已知某设计井的垂深D=3000m,水平位移水平位移Sh=1500m,方位角方位角=30,造斜点垂直深度造斜点垂直深度Dkop=400m=400m,造斜率造斜率Rb1=2/30m=2/30m,降斜率降斜率Rb2=1.5/30m=1.5/30m,油层油层垂直深度垂直深度De=2700m=2700m,要求稳斜进入油层,井斜角不大要求稳斜进入油层,井斜角不大于
21、于e=8=8.目前常用的设计方法目前常用的设计方法查图查图法法作图法作图法解析法解析法第三章第三章第三章第三章dDShShoSheDkopR1R2DoDea ab bc cf ft te eg go o2 2o o1 1h hi ij jk kmemmeo o最大井斜角最大井斜角m的确定的确定:在在kjf中:中:第三章第三章第三章第三章若若令:令:She:油层内水平位移油层内水平位移De:油层深度油层深度有有:第三章第三章第三章第三章造斜率与曲率半径的关系:造斜率与曲率半径的关系:计算:计算:第三章第三章第三章第三章井井段:段:Oa最大井斜角最大井斜角:0方位角方位角:0垂直井深增量垂直井深增
22、量D(m):Da=Dkop=400垂直井深垂直井深D(m):Da=Dkop=400水平位移增量水平位移增量Sh(m):Sha=0水平位移水平位移Sh(m):Sh=0段长段长l(m):la=Dkop=0井深井深Dw(m):Dw=Dkop=0DShShoSheDkopR1R2DoDea ab bc cf ft te eg go o2 2o o1 1h hi ij jk kmemmeo o第三章第三章第三章第三章水平位移增量水平位移增量Sh(m):Shab=R=R1 1(1-cos(1-cos m m)=206.03)=206.03水平位移水平位移Sh(m):Shb=Shab=206.03206.0
23、3段长段长l(m):lab=R R1 1m m/57.3=607.65/57.3=607.65井深井深Dw(m):Dwb=Dwa+lab=1007.65=1007.65井段:井段:ab最大井斜角最大井斜角:40.51方位角方位角:30垂直井深增量垂直井深增量D(m):Dab=R1sinm=558.31垂直井深垂直井深D(m):Db=Da+Dab=958.31DShShoSheDkopR1R2DoDea ab bc cf ft te eg go o2 2o o1 1h hi ij jk kmemmeo o第三章第三章第三章第三章垂直井深垂直井深D(m):Dc=Db+Dbc=2115.072115
24、.07水平位移增量水平位移增量Sh(m):Shbc=Dbctgtgm m=988.32=988.32水平位移水平位移Sh(m):Shc=Shb+Shbc=1194.351194.35段长段长l(m):lbc=Shbc/sin/sin m m =1521.47=1521.47井深井深Dw(m):Dwc=Dwb+lbc=2529.12=2529.12井段:井段:bc;最大井斜角最大井斜角:40.51 40.51 方位角方位角:30垂直井深增量垂直井深增量D(m):Dbc=De-Dkop-Dab-Dcd =1156.761156.76DShShoSheDkopR1R2DoDea ab bc cf f
25、t te eg go o2 2o o1 1h hi ij jk kmemmeo o第三章第三章第三章第三章水平位移水平位移Sh(m):Shd=Shc+Shcd=1457.91457.9段长段长l(m):lcd=R R2 2(m m-e e )/57.3=1521.47/57.3=1521.47井深井深Dw(m):Dwd=Dwc+lcd=3179.32=3179.32井段:井段:cd最大井斜角最大井斜角:40.51 40.51 方位角方位角:30垂直井深增量垂直井深增量D(m):Dcd=R R2 2(sin(sinm m-sin-sine e)=584.93584.93垂直井深垂直井深D(m):
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精品 轨迹 设计 大庆 石油学院
限制150内