02 定向井井眼轨迹设计

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1、第二节定向井井眼轨迹设计定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻进的井；定向井是相对于直井而言，而且是以设计的井眼轴线形状为根据；直井的井斜角为零度，没有井斜方位角；尽管实钻的直井都有一定的井斜角，有的井斜角甚至很大，但仍然属于直井.一、定向井的基本概念井眼曲线的表示方法：1.三维坐标图示法2.投影图法(适于二维设计)垂直投影图与水平投影图NOO3.柱面图法垂直剖面（井斜平面）与水平平面：实钻井眼是一条空间曲线，设想经过这条曲线上的每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成一个曲面。曲面与水平面的交线即为该井的水平投影图。将曲面展开即为垂直剖面图

2、一、定向井的基本概念垂直剖面上：每一点的井深与空间井眼的井深一样,每一点的井斜角与与空间井眼对应的井斜角一致。（不是直接投影）OαBαAΔαABLBLA一、定向井的基本概念水平面上：为空间井眼的水平投影ANEBA'B'OΔS一、定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO测点———测量仪器所在的点测段———相邻两测点的井段测深———井口至测点处的井眼实长，也称为该点的斜深，或井深，米,L.井斜角———测点处井眼方向线（切线，指前）与重力线间的夹角，度,α.一、定向井的基本概念1、定向井的基本要素NOO方位角———测点处正北方向（按顺时针旋转）至井眼

3、方向线在水平面上的投影线间的夹角，度.方位变化率———方位角对井深的变化率，度/30米.一、定向井的基本概念1、定向井的基本要素NOO井斜变化率———井斜角对井深的变化率,度/30米.垂深———测点的垂直深度，米.一、定向井的基本概念NEABON坐标、E坐标和H坐标———测点在以井口为原点的NEHO三维坐标系里的北（N）、东（E）、垂深（H）三个坐标分量，米。水平位移———测点至井口所在的铅垂线的距离，也称该点的闭合距，米.视平移———测点水平位移在设计方位线上的投影，米.视平移与水平位移越接近，则该井井眼方位控制得越好。二、井眼曲率及其计算方法1.定义：井

4、眼的曲率K：井眼切线的倾角对于井深的变化率K表示曲线偏离直线的程度。NOr1r2L对方位不变的情况垂直平面上某井段的曲率OαBαAΔαΔlR即只有井斜沿轴线的变化。也叫井斜变化率。AB二、井眼曲率及其计算方法1.定义水平投影上的方位变化(叫水平投影曲率）不等于该段井眼的实际方位变化率，因该段的水平投影长度一般不等于空间实际长度。（K为空间实际井眼的方位变化率）NOΔlΔS二、井眼曲率及其计算方法2.空间曲线法求井眼曲率依据：根据微分几何原理，一条空间曲线的曲率K有公式dHdEdNL二、井眼曲率及其计算方法二、井眼曲率及其计算方法具体方法：在井轴上取一微段

5、dl（因是微段，弦代替了弧曲线）由左图可知NAA'B'A+ddSEABHNEHAdHOdlαAdSA'αA+dαdNdESAC将上三式再次求导并带入曲率公式化简整理得以代替，(1、2)分别为上下测点井斜角对一个测段来说可得井眼曲率二、井眼曲率及其计算方法二、井眼曲率及其计算方法3.鲁宾斯基导出的狗腿严重度公式假设测段是平面曲线.公式的表达形式为直接求测段的狗腿角γ。狗腿严重度公式：求出狗腿严重度。用上式可先求出狗腿角，再用注意：狗腿严重度、井眼曲率、全角变化率都是相同的意义三、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

6、型设计方法主要内容：目的：选择满足要求的井身剖面类型设计剖面结构参数井身剖面：所钻井眼达到目标点的井眼路径或轨迹。井身剖面是由各种不同类型的单一形状组成的。三、定向井井身剖面设计（一）名词解释OABCDE直井段:井斜为0造斜点：开始增加井斜的位置工具造斜率：造斜工具在单位长度井眼能增加的井斜值增斜率：单位长度井眼增加的井斜值降斜率：单位长度井眼降低的井斜值三、定向井井身剖面设计（一）名词解释OABCDE造斜段（增斜段）：增加井斜的井段降斜段：降低井斜的井段稳斜段：控制井斜不变的井段靶点：设计规定的，必须钻达的地层位置，也称目标点三、定向井井身剖面设计（二）定向井

7、井身剖面设计的原则1、保证实现钻定向井的目的根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计例如：裂缝性油藏：横穿裂缝薄油层：大斜度或水平井低渗块状油层：多底井三、定向井井身剖面设计1、保证实现钻定向井的目的救援：目标层位、靶区半径、简单（快速、经济）新疆柯3井，井喷失控着火，几年后请美国人来钻定向救援井。我国自行设计、施工的数口成功的定向救援井：濮2—151井（中原油田）、永59井（胜利）、南2—1井（青海）。均成功地制服了井喷失控事故。三、定向井井身剖面设计落鱼侧钻：避开落鱼、一定水平位移整块油藏：按开发井网布置要求三、定向井井身剖面设计2、考虑地面条件

8、限制地面条件是确定定向井