定向井设计.

定向井设计中海油田服务有限公司--邢忠玺定向井培训材料—邢忠玺定向井设计原则根据油田勘探、开发部署的要求，保证安全钻井要有利于提高油气产量和采收率应有利于钻井、采油和修井作业应尽可能选择比较简单的剖面类型定向井培训材料—邢忠玺设计依据钻井目的及采用的钻井方式工艺装备条件及技术水平目的层的厚度、产状设计井的基本设计数据定向井培训材料—邢忠玺2.2定向井设计平台位置选择总位移最少总井深最少尽量降低最大井斜角，反之定向井培训材料—邢忠玺2.2.1平台位置定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计造斜点的选择1、选择地层均一，可钻性好的地层2、KOP在前一层套管鞋以下50米，套以免损坏套管鞋3、初始造斜的准确性非常重要4、大于25度的定向井方位易控制定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计造斜率选择1、大斜度大位移定向井：2~3度/30米2、一般丛式井3~5度/30米3、造斜率要均匀降斜率1、对于“S”井眼，通常降斜率1~2度/30米2、如降斜后仍然要钻长的井段，降斜率还要小，以免键槽卡钻定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计最大井斜角1、一般定向井20~60度，电测、完井容易2、大于60度电测、完井困难定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计导角（方位预留角）1、定义：实际造斜时的方位与设计方位的差值2、利用地层的自然漂移趋势来预留3、根据钻具组合和钻头形状而留4、自定向井成立以来最大方位预留角２８度，并成功进靶5、但丛式井对方位预留角有限制圆柱，以免井眼碰撞定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计狗腿严重度1、定义：描述井眼轨迹全角变化的尺度2、公式：cosDog-leg=(cos(inc1)*cos(inc2)+sin(inc1)*sin(inc2)*cos(directionchange))3、狗腿严重度大，易产生键槽卡钻、钻具易产生疲劳破坏定向井培训材料—邢忠玺2.2.2定向井设计仪器干扰信号1、钻具2、邻井套管3、泥浆泵4、通讯设备5、泥浆介质6、泥浆马达定向井培训材料—邢忠玺2.2.3轨迹设计与计算剖面类型选择选择井剖面不是一件容易的事，必须考虑：地质条件、套管程序、目的层的位置、及钻井技术水平1、定向井剖面类型：“J”型、“S”型：“水平井”2、“J”型：剖面简单、易操作3、“S”型：4、水平井kop定向井培训材料—邢忠玺2.2.3轨迹设计与计算井身剖面的设计：有三种：作图法、查图法、解析法1、解析法：由于计算机的迅速普及且精度高，解析法为广泛应用。R1=1/k1;R1=1/k2;Amax=2arctg((Ho-(Ho^2+Ao^2-2Ro*Ao)^.5)/(2Ro-Ao);Ho=Ht-Hv+R2*sinA;Ao=At+R1-R2*cosARo=R1+R2五段式轨道定向井培训材料—邢忠玺2、作图：已知条件：靶点垂深位移a.选择造斜点b.工具造斜率计算曲率半径c.画弧与直井段相切d.过靶点与弧相切3、查图法：定向井培训材料—邢忠玺(6)测各段的参数2.2.3轨迹设计与计算OABCD2.作图法原理（对垂直投影）(1)定造斜点。作平行线，按井斜半径画园，作造斜段。(2)定井底。定进油层段，定最下一个稳斜点。(3)按减斜半径画园，作减斜段。(4)画两园的切线，作稳斜段。(5)测最大造斜角定向井培训材料—邢忠玺2.2解析法关键点：①f点的建立②S0=R2+hO2第二节定向井井身剖面设计OabcdfmmKjO2SoHvH0L22210mmtgRtgRHSKjfjtgom定向井培训材料—邢忠玺第二节定向井井身剖面设计)cos1(sin2222020210002000200eetevemRSSSRHHHRRRSRSSRHHarctgOabcdfmmKjO2So定向井培训材料—邢忠玺作方位图第二节定向井井身剖面设计NE定向井培训材料—邢忠玺第二节定向井井身剖面设计•基本概念•井身剖面设计原则造斜点井眼曲率最大井斜角•剖面类型•设计方法小结：定向井培训材料—邢忠玺2.2.3轨迹设计与计算井眼轨迹的计算方法：1、直线法：正切法和平均角法2、折线法：平衡正切法3、曲线法：圆柱螺旋法（曲率半径法）、校正平均角法和弦步法现场常使用的方法1、钻台使用计算器时，一般用平均角法2、交报告用计算机时，最小曲率半径法定向井培训材料—邢忠玺2.2.3.1平均角法此法认为两相邻测点之间的井眼为一直线，该直线的井斜角a和方位角q等于上下两测点相应角度的算术平均值公式：Av=(A1+A1)/2Qv=Q1+Q2)/2△H=△LcosAv△S=△LsinAv△N=△LsinAv*cosQv△E=△LsinAv*sinQv定向井培训材料—邢忠玺2.2.3.1曲率半径法此法认为两相邻测点之间的井段为为一段圆弧曲线，整个井眼就是由许多段曲率半径不同的圆弧线组成。公式：R12=(L2-L1)/=(A2-A1)A为弧度R12=5.73*(L2-L1)/(A2-A1)A为度r12=R12(cosA1-cosA2)/(Q2-Q1)r12=R12(cosA1-cosA2)/(Q2-Q1)△H=R12(sinA2-sinA1)△S=R12(cosA1-cosA2)△N=r12(sinQ2-sinQ1)△E=r12(cosQ1-cosQ2)定向井培训材料—邢忠玺三、主要计算方法（脚标1表示上测点、角标2表示下测点）1、平均角法此法认为：两测点间的测段为一直线，该直线的方向为上、下二测点处井眼方向的“平均方向”。已知：1、1、2、2、L第三节实际井眼轴线的计算和绘制2221211212定向井培训材料—邢忠玺第三节实际井眼轴线的计算和绘制222121EEESENNNSNSHSLSHHHLH12121212sincossincos测段计算：测点计算：1212HS12NE定向井培训材料—邢忠玺2、平衡正切法不准确，目前少采用第三节实际井眼轴线的计算和绘制定向井培训材料—邢忠玺3、园柱螺线法（曲率半径法）假设：两测点间的井段是一条等变螺旋角（d/dL=常数）的园柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。园柱螺线的水平投影图是园弧。园柱螺线的垂直剖面图是园弧。第三节实际井眼轴线的计算和绘制定向井培训材料—邢忠玺将柱面展开为平面：第三节实际井眼轴线的计算和绘制NESHdhds定向井培训材料—邢忠玺3、园柱螺线法（曲率半径法）第三节实际井眼轴线的计算和绘制12121221122112)cos(cos)sin(sin180)cos(cossinsin180LLLrErNSrRSRHLR定向井培训材料—邢忠玺4、最小曲率法该法假设：两测点间的井段是空间某一平面上的园弧，园弧在两端点处与上、下二测点处的井眼方向线相切。第三节实际井眼轴线的计算和绘制12M定向井培训材料—邢忠玺①计算测段的狗腿角和曲率半径R（用矢量法公式算）②据、R求出弧线的切线长度1M和M2第三节实际井眼轴线的计算和绘制221tgLMM定向井培训材料—邢忠玺第三节实际井眼轴线的计算和绘制③由二切线与重力线的夹角，计算测段的垂增H和二切线的水平投影长)(2)(121SMSM22112121sin2sin2)cos(cos2cos2cos121tgLStgLStgLMMMMH定向井培训材料—邢忠玺④据S1与S2的长及与正北方的夹角，求测段的N增N和E增E第三节实际井眼轴线的计算和绘制)sinsinsin(sin2sinsin)cossincos(sin2coscos2211221122112211tgLSSEtgLSSN定向井培训材料—邢忠玺④据S1与S2的长及与正北方的夹角，求测段的N增N和E增E第三节实际井眼轴线的计算和绘制)sinsinsin(sin2sinsin)cossincos(sin2coscos2211221122112211tgLSSEtgLSSN