盐矿水平对接井的三维曲线设计.pdf

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1、第45卷中国井矿盐V0I．45CHINAWELLANDR0CKSAIJT盐矿水平对接并昀三维曲线设计樊传忠(中盐勘察设计院有限公司．湖南长沙410014)摘要：论述了盐矿水平井轨道的三维曲线设计的必要性，并根据盐矿水平对接井的实际需要。提出了一种“柱面圆弧空间曲线”的实用线型，介绍了曲线设计计算步骤，并推导出了这种曲线的参数计算一般公式。关键词：定向钻井；轨道设计；三维曲线；水平井；盐矿中图分类号：TS32文献标识码：A文章编号：1001—0335(2014)03一o017一o3The3DCurveDes

2、ignofHorizontallyButtedWellsinSaltMinesFanChuanzhong(CNSICSurveyandDesignInstituteCo．Ltd．，ChangshaHunan，410014)Abstract：Thispaperillustratestheimportanceof3Dcurvedesigninhorizontalwelltrackofsaltmines．An”arccurveonancylindricalsurfaceunfolding”spatialline

3、-shapeisproposedaccordingtothepracticalneedsofhorizontallybuttedwellinsaltmines．Inaddition，calculationprocessesofthecurvedesignwereintroduced，andgeneralformulassolvingparametersofthecurvewerederived．Keywords：directionaldrilling，trackdesign，three-dimension

4、alcurve，horizontalwell，saltmine1前言2柱面圆弧空间曲线盐矿水平对接井开采方法几乎成了井矿盐开采定向钻井轨道的三维设计是一个比较复杂的一统天下的方法。然而盐矿水平对接井的-*Aft设计．问题。目前运用较多的三维曲线线型有“斜平面圆大多数还只使用二维曲线。然而，在盐矿开发中的钻弧曲线”和“圆柱螺旋线”。主要运用在石油钻井工井布置，往往受到地形地物的制约(如图1)，以至造成程中。其计算过程比较复杂，一般借助专门的定向矿体呆滞，资源浪费；或者因布井问题而在矿床中造钻井轨道设计软件计

5、算，关键的是这些线型不太适成采空区分布不均．影响采场地压管理，甚至造成地合盐矿水平对接井的实际要求。质灾害。如果充分利用定向井的优越性，因地制宜灵在盐矿水平井二维轨道设计中，一般采用最活地选择钻井位置，科学合理的轨道设计，就可以很简单的三段式曲线设计。即“直线+圆弧+直线”的好地解决上述问题，而将开采空间布置在矿床中最合模式，计算和设计非常简便而且实用。开始段是理的位置，既充分利用矿藏资源，又能保证采矿安全。直井部分直线段。最后的一段是盐层中的直线段．圆弧段与两直线段相切，在二维设计中容易实现。而在三维设

6、计中，如果采用“斜平面圆弧曲线”和“圆柱螺旋线”，计算时很难同时满足相切一一——、、关系，往往要设计成多段式才能满足要求。这样＼⋯旦一设计十分麻烦不说．还可能会造成施工困难和定，m／／向成本升高。曲线计算中最简单的莫过于圆弧，因此笔者设想通过偏离溶腔中心长轴线的定向井，在水平面作一圆弧，与原设计的溶腔中心长轴线于入靶窗口中心相切图1设计井位与溶腔的平面位置关系(图1)，这样就在竖向上形成一个通过定向井和窗口基于上述理由．针对盐矿水平对接井不同其他中心的圆柱面。再将这个圆柱面展开。在展开的圆柱定向井的自身特

7、点．进行自主的三维轨道设计研面上设计圆弧段．开成的空间曲线同时满足与直井段究，就显得非常必要。和水平段都相切的要求，其空间形态如图2。作者简介：樊传,~(1964一)，男，湖南澧县人，大专学历，采矿工程师，现在主要从事盐矿开发设计和研究工作。兰!苎J樊传忠：盐矿水平对接井的三维曲线设计mTbTolnO^O0图2水平对接井三维轨道示意图图3轨道的三维曲线的水平面投影图这种曲线最显著的特点是：在水平面和圆柱面弧长：上．都表现为圆弧。把三维曲线的计算过程简化为lo=~／Xro(4)不同平面上的圆弧的计算。而得到

8、的曲线是一条能以上圆心角、圆弧半径计算结果，是分点计算的够满足水平对接井要求的空间曲线。其他井段的计重要参数。弧长是以下柱面上计算的重要参数。算和二维设计时相同，计算全部完成后通过狗腿度3．2圆柱面上的计算校核即可以钻井施工。将圆弧在深度方向形成的圆柱面，展开至与它相根据采区地形情况，对水平井位置进行调整。切的溶腔长轴剖面上，进行竖直方向的参数计算。为了保证空间曲线合理的曲率半径，调整位置后的在竖直剖面上，考虑盐层有一定的倾角