定向井井身剖面設(shè)計(jì)

1、第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,基本概念井身剖面設(shè)計(jì)原則造斜點(diǎn)井眼曲率最大井斜角剖面類型設(shè)計(jì)方法,主要內(nèi)容：,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,目的：選擇滿足要求的井身剖面類型設(shè)計(jì)剖面結(jié)構(gòu)參數(shù),井身剖面：well profile 所鉆井眼達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的井眼路徑或軌跡。 井身剖面是由各種不同類型的單一形狀空間直線或曲線組成的。,,,,,,,,,,,,,,,,,第二節(jié) 定向井井身剖

2、面設(shè)計(jì),,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,直井段: 井斜角為0造斜點(diǎn)：開始定向造斜的位置增斜段：井斜角隨井深增加的井段定向造斜段：造斜點(diǎn)以下的增斜段穩(wěn)斜段：井斜不變的井段降斜段：井斜角隨井深增加而減小的井段,,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,目標(biāo)點(diǎn)：設(shè)計(jì)規(guī)定必須鉆達(dá)的地下空間位置。靶 區(qū)：實(shí)鉆軌跡允許偏離的區(qū)域。有多種形狀。靶區(qū)半徑：允許實(shí)鉆軌跡偏離設(shè)計(jì)

3、目標(biāo)點(diǎn)的水平距離。靶心距：實(shí)鉆井眼軌跡與靶區(qū)平面的交點(diǎn)與靶點(diǎn)間的距離。,,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,一、名詞解釋,,,O,A,B,C,D,E,,,,,工具造斜率：造斜工具在單位長(zhǎng)度井眼能增加的井斜值增斜率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度井眼增加的井斜值降斜率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度井眼降低的井斜值,二、定向井井身剖面設(shè)計(jì)的原則1、保證實(shí)現(xiàn)鉆定向井的目的根據(jù)不同的定向井鉆井目的對(duì)定向井井身剖面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)例如：裂縫性油藏：橫穿裂縫薄油層：大斜度或

4、水平井低滲塊狀油層：多底井,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,1、保證實(shí)現(xiàn)鉆定向井的目的救援：目標(biāo)層位、靶區(qū)半徑、簡(jiǎn)單（快速、經(jīng)濟(jì)）,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,落魚側(cè)鉆：避開落魚、一定水平位移整塊油藏：按開發(fā)井網(wǎng)布置要求,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,,2、考慮地面條件限制地面條件是確定定向井井位和叢式井平臺(tái)位置的重要依據(jù)，還需考慮交通、采油、油氣集輸?shù)确矫娴男枰?第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì)

5、,,,3、正確選擇造斜點(diǎn)、井眼曲率、和最大井斜角原則：上述參數(shù)的選擇應(yīng)有利于采油、修井作業(yè)和鉆井施工。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,（1）造斜點(diǎn)的選擇原則：選在比較穩(wěn)定、均勻的地層盡量在軟——中硬地層造斜，并考慮鉆頭類型盡量在方位漂移不大的地層造斜應(yīng)考慮垂深、水平位移、與最大井斜的要求，造斜點(diǎn)高則水平位移大，井斜小、低則相反。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,（2）最大井斜角：45o測(cè)井、完井施工難

6、度大、扭方位困難、扭矩大、井壁不穩(wěn)一般15o－45o。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,（3）井眼曲率井眼曲率變化的影響：過?。涸煨本芜^長(zhǎng)，增加軌跡控制工作量過大：造成鉆具偏磨、摩阻過大、鍵槽、其它井下作業(yè)（如測(cè)井、固井、射孔、采油等）的困難?？刂圃瓌t：定向井中應(yīng)控制其最大值 5o-12o/100m，最大不超過16o/100m。,4、剖面設(shè)計(jì)應(yīng)有利于安全、快速鉆進(jìn)，降低鉆井

7、成本 在滿足鉆井目的前提下，盡量選用比較簡(jiǎn)單的剖面類型； 盡量利用地層自然造斜規(guī)律； 盡量利用擁有的造斜工具造斜能力； 盡量使井身軌跡短，盡可能保持較長(zhǎng)的直井段。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),三、井身剖面類型的選擇1、常規(guī)二維剖面二維定向井剖面指設(shè)計(jì)井眼軸線僅在設(shè)計(jì)方位線所在鉛垂平面上變化的定向井剖面。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,特點(diǎn)：造斜點(diǎn)較淺（可減少最大井斜角）使用范圍：靶點(diǎn)較淺、水平位移

8、較大時(shí)常采用。 因造斜段完成后井斜角和方位角變化不大，軌跡控制容易，一般井斜角為15o-55o。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,O,A,B,1.1 直、增、穩(wěn)三段制剖面最常用和最簡(jiǎn)單的井身剖面。,應(yīng)用范圍： 常用于靶點(diǎn)較深，水平位移較小的定向井、多目標(biāo)井等。特點(diǎn)： 難度較三段制剖面大，主要原因是有降斜段。降斜段會(huì)增大扭矩、摩阻（如小水平位移深定向井采用三段制剖面軌跡難控制）。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)

9、計(jì),,,,,,,O,1.2 直、增、穩(wěn)、降、穩(wěn)五段制剖面,,2、特殊二維剖面為了減少摩阻2.1 懸線剖面2.2 拋物線剖面,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,O,,3、三維定向井剖面 三維定向井剖面指在設(shè)計(jì)的井身剖面上既有井斜角的變化又有方位角的變化。 常用于在地面井口位置與設(shè)計(jì)目標(biāo)點(diǎn)之間的鉛垂平面內(nèi)，存在井眼難以通過的障礙物（如：已鉆的井眼、鹽丘等），設(shè)計(jì)井需要繞過障礙鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。三維繞障設(shè)計(jì)糾編三維設(shè)

10、計(jì),第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,O,,,,四、定向井井身剖面的設(shè)計(jì)方法1、內(nèi)容和步驟（1）掌握原始資料：地質(zhì)要求，地面限制、地質(zhì)剖面、地層造斜規(guī)律、工具能力，鉆井技術(shù)、故障提示、井口及井底坐標(biāo)；,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),（2）確定剖面類型；（3）確定造斜點(diǎn)、造斜率；（4）計(jì)算最大井斜角；（5）計(jì)算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、水平位移、段長(zhǎng)；（6）校核曲率。關(guān)鍵步驟為2與3、4步。設(shè)計(jì)方法有：查圖法

11、、作圖法、解析法。國(guó)內(nèi)目前均用解析法。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,2、五段制（S型）剖面已知：造斜點(diǎn)井深HV總垂深H、總水平位移A增斜率K1、降斜率k2降斜后穩(wěn)斜段井斜角 垂深增量增量：或水平位移：或者降斜段末端垂深求：各段垂深、水平位移段長(zhǎng)、井斜、方位。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c

12、,e,,,H,?e,,,Le,g,R1,R2,,,,A,H,S,,He,d,解析法關(guān)鍵點(diǎn)：① f點(diǎn)的建立② A0和H0的確定,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,g,R1,R2,,,A,H,S,,He,d,,,,,,,,,,?e,?e,,,R2,降斜段末端局部放大示意圖,,Ao,d,,,He,,,,,,

13、A,,,H,,,①給定降斜段末端垂深,e,,,,,,,,,,?e,?e,,,R2,降斜段末端局部放大示意圖,,Ao,d,,,,,,,A,,,H,,,②給定入靶前穩(wěn)斜段長(zhǎng)度,,,,Le,e,,如果給定入靶前穩(wěn)斜段長(zhǎng)度， H0 、 S0 的計(jì)算如下:,,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,Le,g,R1,R2,,,,A,H,S,第二節(jié)

14、定向井井身剖面設(shè)計(jì),,He,T,8.2 Planning the Well Trajectory,,,,N,E,ΦT,,,,,ET,NT,Horizontal View,討論 就是穩(wěn)斜段的長(zhǎng)度, 如果 表明存在穩(wěn)斜段如果 , 是虛數(shù), 說明剖面是不存在的

15、，此時(shí)需要改變輸入條件., 例如可以調(diào)整kop,k1、k2 等。當(dāng)然，征得地質(zhì)部門的同意，你也可以修改靶點(diǎn)位置。,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),討論如果 , 說明穩(wěn)斜段長(zhǎng)度為0,剖面中不存在穩(wěn)斜段 . 在這種情況下，最大井斜角的計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化:如果 ,在計(jì)算最大井斜角的公式中, 分子和分母都為0。最大井斜角的計(jì)算公式應(yīng)該是:,,第二節(jié) 定向

16、井井身剖面設(shè)計(jì),5)剖面分段參數(shù)計(jì)算:分段參數(shù)包括井深、井斜角、方位角、垂深、水平位移、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)剖面是由直井段、增斜段、降斜段、穩(wěn)斜段構(gòu)成的分別計(jì)算每一段的坐標(biāo)增量（△N, △ E, △ TVD）和井深增量。累計(jì)每一段的坐標(biāo)增量（ △ N, △ E, △ TVD）和井深增量△D，得到計(jì)算每一段末端的坐標(biāo)（N,E,TVD）和井深D,第二節(jié) 定向井井身剖面設(shè)計(jì),,,,,,,,DS,,,,DH,α2,,,r,r,DL,,增斜段坐

17、標(biāo)增量計(jì)算,,BUR：增斜率，°/30mr: 曲率半徑, mα1: 1點(diǎn)井斜角, radα2: 2點(diǎn)井斜角, radΦ：方位角DH: 垂深增量,mDS: 水平位移增量, m,,,,,α2,,α1,α1,,1,2,,井深增量,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo)增量,,,,,,DS,,DH,α2,r,DL,,降斜段坐標(biāo)增量計(jì)算,,BUR：降斜率，°/30mr: 曲率半徑, mα1: 1點(diǎn)井

18、斜角, radα2: 2點(diǎn)井斜角, radΦ：方位角DH: 垂深增量,mDS: 水平位移增量, m,α2,,α1,α1,1,2,,井段長(zhǎng)度,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo)增量,,,,,,,,比較增斜段和降斜段公式，如令 rd=-rb, 則所有表達(dá)式都是一樣的,,穩(wěn)斜段坐標(biāo)增量計(jì)算,α: 穩(wěn)斜段井斜角, radΦ：穩(wěn)斜段方位角DH: 穩(wěn)斜段垂深增量,mDS: 穩(wěn)斜段水平位移增量, m,,假設(shè)穩(wěn)斜段的長(zhǎng)度為

19、DL,垂深增量,,,水平位移增量,,北坐標(biāo)增量,東坐標(biāo),,,,,,,S,H,N,E,,,,,,,,,,DH,DS,,DE,,,DN,,,α,,Φ,DL,DS,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,垂直段 井深增量ΔMD: Hz井斜角: 0方位角: N/A垂深增量ΔTVD: Hz水平位移ΔS: 0北坐標(biāo)Δ N: 0東坐標(biāo)Δ E:0,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,

20、,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,Lbc,增斜段井深增量Δ MD: R1*?mB點(diǎn)井斜角: ?mB點(diǎn)方位角: ΦΔTVD: 位移增量ΔS: 北坐標(biāo)增量Δ N: 東坐標(biāo)增量Δ E:,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,

21、Lbc,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,d,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,,,Lbc,穩(wěn)斜段Δ MD:井斜角 : ?m方位角: Φ垂深Δ TVD: 平移增量Δ S: 北坐標(biāo)Δ N: 東坐標(biāo)Δ E:,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,,,,,,O,a,b,d,,,,,,,,,,,?m,

22、,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g,R1,R2,,,ΔHXZ,,He,H,S,降斜段Δ MD:D點(diǎn)井斜: ?e d點(diǎn)方位: ΦΔ TVD: 水平位移增量Δ S 北坐標(biāo)增量Δ N東坐標(biāo)增量Δ E:,五段式剖面每段坐標(biāo)增量,,,,,,O,a,b,,,,,,,,,,,?m,,,K,j,O2,,,Ao,,,H0,h,?e,,,,,,,,c,e,,,H,?e,,,A,g