钻井工程第五章井眼轨道设计

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1、概述井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。直井轨道：过井口的铅垂线定向井轨道：二维定向井：过井口和目标点的铅锤面上的曲线。三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。轨迹控制：•直井防斜打直；•特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道和轨迹相一致。直井用途：油田开发和勘探。有井斜限制要求。定向井用途：1、地面环境条件的限制高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要的建筑物等。2、地下地质条件的要求断层遮挡油藏、薄油层、倾

2、角较大的地层钻进等。3、处理井下事故的特殊手段井下落物侧钻、打救援井等。4、提高油藏采收率的手段钻穿多套油气层、老井侧钻等。第一节井眼轨迹的基本概念目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。一、轨迹的基本参数：测量方法：非连续测量、间断测量。“测段”、“测点”。井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数（1）井深（或称为斜深、侧深）井口（通常以转盘面为基准）至测点的井眼长度。以字母表示，单位为米（m）。井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之差。以表示。（2）井斜角（）：指井眼方向线与重力线之间的夹

3、角。单位为（）井眼方向线：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。井斜角增量（　　）：下测点井斜角与上测点井斜角之差。（３）井斜方位角（井眼方位角、方位角）：在水平投影图上，以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。井眼方位线（井斜方位线）：某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。井斜方位角增量　　　：上下测点的井斜方位角之差。井斜方位角的变化范围：（３）井斜方位角井斜方位角的另一种表示方式：象限角：指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角

4、。象限角的变化范围：之间。磁偏角：磁北方位与正北方位之间的夹角。磁偏角校正：真方位角=磁方位角+东磁偏角真方位角=磁方位角-西磁偏角二、轨迹的计算参数由基本参数计算得到的参数。（1）垂直深度D（垂深）：轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深增量称为垂增（）。（2）水平投影长度Lp（水平长度、平长）：井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平长度的增量称为平增（）（3）水平位移S（平移）：轨迹上某点至井口所在的铅垂线的距离，（或：在水平投影面上，轨迹上某点至井口的距离）。平移

5、方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。国外将水平位移称作闭合距我国将完钻时的水平位移称为闭合距（4）平移方位角：平移方位线所在的方位角。国外：将平移方位角称作闭合方位角。国内：指完钻时的平移方位角为闭合方位角。（5）N坐标和E坐标：南北坐标轴，以正北方向为正东西坐标轴，以东北方向为正（6）视平移V：水平移在设计方位线上的投影长度。（7）井眼曲率K（”狗腿严重度”、“全角变化率”）指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率“狗腿角”或“全角变化”上下二测点的两条方向线之间的夹角（空间夹角）。狗腿角的计算：Lub

6、inski公式：—该测段的狗腿角，（）；—该测段的平均井眼曲率，（）/30m;—该测段的平均井斜角，（）钻井行业标准计算公式：柱面图示法：垂直剖面图（柱面展开图）+水平投影图柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成了垂直剖面图。•可以反映出真实的井深参数，如：井深、井斜角、垂深•作图简便三、井眼轨迹的图示法对一条空间曲线可以有不同的表示方法。三维坐标法：投影图示法：垂直投影图+水平投影图•不能反映出真实的井深和井斜角。1、水平投影图投影面：水平面坐标

7、系：以井口为原点，N坐标轴、E坐标轴表达的参数：N坐标值、E坐标值、水平位移S水平长度Lp、闭合距、井斜方位角平移方位角、闭合方位角。2、垂直投影图投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在的铅锤面。坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、纵坐标（垂深）表达的参数：垂深D，视平移V，井斜的增减趋势3、垂直剖面图垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成柱面展开图。坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、纵坐标（垂深）表达的参数：垂深D,水平长度Lp,井深,井斜角a.第二节轨迹测量与计算目的：掌握井眼轨迹参数

8、的测量、计算、轨迹绘图方法。一、测斜方法及测斜仪简介1、测斜仪分类：按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、无线）按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）2、测量内容：井深、井斜角a、方位角3、磁性测斜仪的工作原理仪器内主要由井斜刻度盘、罗盘、十字摆锤、照明和照相系统组成，罗盘的S始终指北。（1）井斜角的测量当测斜仪随井眼倾斜时，十字摆锤始终指向重力线方向，重力线与仪器轴线的夹角就