定向井和水平井钻井技术简介.doc

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1、定向井和水平井钻井技术简介 第一节  定向井井身参数和测斜计算 一．定向井的剖面类型及其应用    定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。       定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为： 常规定向井井斜角＜55°大斜度井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井，对n≥3的大位移井称为超大位移井。二．定向井井身

2、参数    实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。    目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角

3、，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或  真方位＝磁方位角一西磁偏角    公式可概括为“东加西减”四个字。4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况

4、，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。8．方位提前角（或导角）：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。三．全角变化率（狗腿严重度）狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。全角变化率按(9-1)式计算:  式中：     Ｇab－测量点a和b间井段的全角变化率，(°)/30m；     Ｌab－测量点a和b间的井段长度，m；     αa－测量点a处的井斜角，(°)；     αb－测量点b处的井斜角，(°)；     Φab－测量点a和b间的方位

5、角变化量（a和b两测量点方位角Φa和Φb终边的夹角，(°)。     注：计算中，如果ΔΦab即（Φa－Φb）的绝对值大于180°，当（Φa－Φb）>0时，则Φab＝Φa－Φb-360°；当（Φa－Φb）<0时，则Φab＝Φa－Φb+360°。四．测斜计算的主要方法测斜计算的方法可分为两大类二十多种。一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。计算方法多种多样，测段形状不可确定。主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库立法。从计算精度来讲，最高的是曲率半径法和最小曲率法，其次是平均角法。以

6、下各图和计算公式中下角符号1、2分别代表上测和下测点。1．平均角法此法认为两测点间的测段为一条直线，该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和方向。测段计算公式：α12=（α1+α2）/2φ12=（φ1+φ2）/2△H12=△L12cosα12△S12=△L12sinα12△N12=△S12cosφ12△E12=△S12sinφ12     注：计算中，如果ΔΦ12即（Φ1－Φ2）的绝对值大于180°，当（Φ1－Φ2）>0时，则Φ12＝Φ1－Φ2 -360°；当（Φ1－Φ2）<0时，则Φ12＝Φ1－Φ2 +360°。 2．曲率半径法    此法假设两测点间的测段

7、是条等变螺旋角的圆柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。R12=△L12/（

8、α2－α1

9、）×57.3△H12=R12×(sinα2－ sinα1)

10、△S12=R12×(cosα1－ cosα2 )△N12=△S12(sinφ2－ sinφ1)△E12=△S12(cosφ1－ cosφ2)第二节  定向井剖面设计    在开钻前认真进行设计，可以大大节约定向钻井的成本。影响井眼轨迹的因素很多，其中一些因素很难进行估算（如在某些地层中的方位漂移情况等）。因此，在同一地区得到的钻井经验很重要，这些经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。一．设计资

11、料    要进行一口定向