定向井工程设计
- 格式:doc
- 大小:594.01 KB
- 文档页数:29
定向井工作总结在过去的一段时间里,我们团队进行了一系列定向井工作,旨在提高油田采油效率。
通过定向钻井技术,我们成功地完成了多口井的建设和调整,取得了显著的成果。
本文将对我们的工作进行总结,分享我们的经验和教训,并提出进一步的改进建议。
一、工作背景近年来,油田的产量逐渐下降,传统水平井无法满足采油需求,迫切需要采用定向钻井技术进行增产。
定向井作为一种新型的钻井方式,具有精准控制钻井方向和深度的优势,可以有效地增强采油能力。
因此,我们的团队致力于推广和应用定向井技术,并取得了一定的成效。
二、工作内容我们所参与的定向井工作主要包括以下几个方面:1. 井位选定:根据油田地质条件和生产需求,我们仔细分析每个井位的潜力,选择具有较高开发价值的区块进行钻井。
2. 工程设计:在确定了井位后,我们进行了详细的工程设计,包括井眼轨迹的规划、井孔直径的确定等。
通过使用现代钻井软件,我们能够进行精确的模拟和计算,确保钻井工作的安全和高效。
3. 钻井操作:在钻井作业中,我们采用了先进的定向钻井设备和技术,实现了在垂直、水平和倾斜方向上的准确控制。
同时,我们严格按照作业程序和安全规范进行操作,确保作业过程中的安全和顺利进行。
4. 设备维护:随着钻井作业的进行,我们密切关注设备的状况,并进行及时的维护和保养。
定期检查和更换关键部件,确保设备的正常运行。
5. 成果评估:完成钻井作业后,我们对井下情况进行了全面的评估和分析。
通过分析数据和产出,我们能够了解钻井效果,并进一步改进和优化工作。
三、工作成果我们的定向井工作取得了令人鼓舞的成果。
通过定向钻井技术,我们不仅成功地增加了采油能力,还提高了油井的产能和采收率。
具体成果包括:1. 产量提升:通过定向钻井技术,我们有效地改善了油井的采收率,使油田的总产量显著提升。
2. 井位调整:通过定向钻井技术,我们成功地对部分井位进行了调整,解决了原有井位的问题,提高了井口效率。
3. 安全保障:在定向钻井过程中,我们始终将安全放在首要位置,严格执行现场安全措施,没有发生任何重大事故和人员伤亡。
定向井工程知识定向井的基本概念1、井深:井眼轨迹上某点的井深,是指井口(通常是指以转盘面为基准)至该点间的井眼长度,称为该点的测深,也称为该点的测量井深。
2、井斜角:某测点处的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角称为该点的处的井斜角。
井眼方向线和重力线都是有向的直线。
3、井斜方位角:井斜方位角是指以正北方向线为始边,顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。
4、井斜变化率:单位井段内井斜角的绝对变化值称为井斜变化率,通常以两测点间的井斜角的变化量与两测点间井段的长度比值表示。
5、井斜方位变化率:单位井段内井斜方位角的绝对变化值称为井斜方位变化率,通常以两测点间的井斜方位角的变化量与两测点间井段的长度比值表示。
6、垂深:垂深即测点的垂直深度,是指井身上任一点至井口所在平面的距离。
7、水平位移(闭合距):井眼轴线上某一点在水平面上的投影至井口的距离,又称闭合距。
8、闭合方位或总方位:是指以正北方位线为始边顺时针转至闭合距方位线上所转过的角度。
9、N(北)坐标E(东)坐标:是指测点以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。
10、视平移:是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移,这个“水平位移”不是真实的水平位移。
所以称之为视平移。
(视平移是水平位移在设计线上的投影的长度。
)11、最大井斜角:无论设计剖面还是实钻剖面,全井井斜角的最大值,称为最大井斜角。
12、磁偏角:在某一地区内,其磁北极方向线与地理北极方位线之间的夹角,称为该地区的磁偏角。
以地理北极方位线为起点,顺时为正值,逆时为负,正值为东磁偏角,负值为西磁偏角。
13、全角变化率:“全角变化率”、“狗腿严重度”、“井眼曲率”,都是相同的意义。
指的是在单位井段内三维空间的角度变化。
它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
14、水平井的一些述语①长半径水平井造斜率小于6度/30m的水平井。
○2中半径水平井造斜率介于6度/30m-20度/30m之间的水平井。
定向井工程知识讲义一.定向井历史定向井引入石油钻井界约在19世纪后期,当时的定向井是在落鱼周围侧钻。
世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国人在加利福尼亚亨延滩油田完成,当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。
美国一位有创新精神的钻井承包商改变了选种做法,他在陆地上竖井架,使井眼延伸到海床下,开创了钻井新纪元。
我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成,井号为C2—15井。
1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井,磨三井,水平延伸160m,是世界上第二个钻成水平井的国家。
1.初始地面定向法(1960~1973年)最初的海洋定向井工作者,使用简陋的计算和测量工具钻定向井。
●定向方式:地面定向法。
●计算工具:算盘和三角板。
●计算方法:平均角法、沙尼金作图法。
●测量工具:HF酸腐蚀玻璃容器法测斜。
●定向工具:涡轮钻具。
●优点:定向费用低,简单易操作。
●缺点:定向误差大,周期长。
2.磁性单点定向法(1973~1982年)随着海洋石油事业的不断发展,地面定向法已丛式钻井的精度要求,73年引进单点(east men)。
●定向方式:磁性单点定向法。
●计算工具:算盘和三角板。
●计算方法:平均角法、沙尼金作图法。
●测量工具:磁性单点测写仪。
●定向工具:涡轮钻具。
●优点:解决了HF酸测斜的误差、不用在钻杆上打记号、造斜点由300米左右增加到1000米、单平台有2~4口增加到8口。
●缺点:不能随钻测量。
3.SST有缆随钻测斜仪(1982 ~1989年)渤海继海1至海十二平台之后,又在埕北BZ28-1、BZ34-2、SZ36-1发现大油田,单点已不适用于开发大规模丛式井的需要,渤海一方面利用外资钻丛式井,另一方面在86年3月筹建单独的定向井公司。
●定向方式:SST定向。
●计算工具:PC计算机。
●计算方法:最小曲率半径法。
●测量工具:SST有缆随钻测斜仪、单点。
●定向工具:涡轮钻具。
●优点:定向时不考虑反扭角、准确快捷、定向深度可任意选择、连续测斜,计算误差大大减少。
定向井培训计划和方案1.引言1.1 概述概述部分的内容如下:引言部分将对定向井培训计划和方案进行简要介绍,包括定向井的背景和基本概念,以及定向井培训计划和方案的重要性和目的。
定向井是一种在钻井作业中常用的技术,它通过改变钻杆方向和角度,使井眼能够沿着特定的路径前进,以达到特定的钻井目标。
相比传统的直井,定向井能够实现更复杂的钻井方案,应用广泛且效果显著。
为了保证定向井的成功实施,进行定向井培训是非常关键的。
定向井培训计划和方案旨在培养和提升工程师和钻井工人的定向井操作技术和知识,使他们能够熟练掌握定向井的操作方法和相关的安全规定。
定向井培训计划和方案的目的是为了确保钻井团队具备正确的技能和知识,以有效地实施定向井作业。
通过培训,钻井工人将能够准确地控制钻杆的角度和方向,以实现预定的钻井路径和目标。
此外,培训还将强调安全意识和风险管理,确保定向井作业过程中的安全性和可靠性。
本文将详细介绍定向井培训计划和方案的要点,包括培训内容、培训方法和培训评估等方面。
通过深入了解和分析定向井培训计划和方案,读者将能够全面了解定向井作业的重要性和培训的必要性,从而提高定向井作业的质量和效率。
1.2文章结构文章结构部分是对整篇文章的组织和分析。
在此部分,我们将讨论文章的章节安排以及每个章节的主要内容。
文章结构的目的是为读者提供一个明确的指导,帮助他们更好地理解文章的内容和逻辑。
2. 正文在正文部分,本文将详细介绍定向井培训计划和方案的要点。
本部分将分为两个主要章节:定向井培训计划要点和定向井培训方案要点。
2.1 定向井培训计划要点在这一章节中,我们将讨论定向井培训计划的要点。
我们将介绍定向井培训计划的目标、内容和方法。
我们将详细解释为什么定向井培训计划是必要的,以及它对定向井工程的重要性。
同时,我们将探讨培训计划中需考虑的关键要素,如培训时间、培训人员和培训场地等。
2.2 定向井培训方案要点在这一章节中,我们将介绍定向井培训方案的要点。
石油钻井工程定向井技术的现状及发展1. 引言1.1 石油钻井工程定向井技术的重要性石油钻井工程定向井技术在石油勘探和开发中具有重要的意义。
随着石油资源日益枯竭,传统的直井已经难以满足需求,定向井技术的应用成为石油工程中不可或缺的部分。
通过定向井技术,可以实现井眼的弯曲和调整,有效地探测和开采石油藏。
定向井技术还可以帮助减少钻井风险,提高钻井效率,节约资源和成本。
定向井技术可以满足不同地质条件下的石油开采需求,例如在复杂地层条件下钻井,实现多井合采等。
通过定向井技术,可以有效地提高油田开发的效率和产量,实现资源的最大化利用。
定向井技术还可以帮助减少环境影响,降低油田开发对环境的破坏。
石油钻井工程定向井技术的重要性不言而喻。
它不仅可以帮助提高石油开采效率,降低风险和成本,还可以促进石油资源的有效开发和利用,为石油工程的发展做出重要贡献。
随着技术的不断进步和应用的不断推广,定向井技术的重要性将会进一步凸显,成为推动石油勘探和开发的关键技术之一。
2. 正文2.1 定向井技术的历史发展定向井技术的历史发展可以追溯到早期的地质学研究和石油勘探活动。
最早的定向钻井可以追溯到19世纪末,当时人们开始意识到在地下进行钻探可能会取得更好的效果。
随着石油勘探的深入和钻井技术的不断改进,定向钻井技术逐渐得到了发展和应用。
20世纪初,定向井技术开始得到广泛应用,尤其是在那些需要钻井到难以到达地点的情况下。
随着石油需求的增长和对储量更加严格的要求,定向井技术的发展也变得更加重要。
在过去的几十年里,定向井技术经历了巨大的进步,包括各种新型的设备和技术的应用。
现代定向井技术已经成为石油钻井工程中不可或缺的一部分。
通过定向井技术,可以有效地减少钻井时间、提高钻井效率,同时降低成本和风险。
定向井技术也为勘探和生产活动提供了更多的可能性,使得开采石油资源变得更加灵活和高效。
定向井技术的历史发展经历了一系列的改进和创新,不断地适应和满足石油行业的需求。
第六章定向井设计暨compass操作指南一、定向井设计需要的基本数据1、单井(1) 所钻井井口的大地坐标,靶点的大地坐标并给出相应的经纬度,以及定向井的靶区描述(如定向井靶点半径,水平井等)。
(2) 井身结构及套管程序(给定垂深),以及所用套管的型号和单位重量。
(3)若下抽油泵,请给定垂深和该垂深下的前后井段。
(4) 该井所在地区的详细地质资料(包括地质分层,岩性及风险提示等)。
(5) 该井分段所用的泥浆比重,塑性粘度,切力,屈服值等。
(6) 钻机的游动系统重量,以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量。
(7) 可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸,震击器型号,钻头类型等等。
(8) 给定工程设计标准及特殊要求。
(9) 该区域内已钻井的定向井资料。
2、丛式井(1) 平台的槽口分布,槽口间距,平台结构北角,该平台的中心坐标(大地坐标)和经纬度,以及覆盖区内所有已钻井(包括探井)的井眼轨迹数据(井斜、方位等)。
(2) 丛式井的井口和靶点大地坐标及靶点垂深,定向井的靶区描述(如定向井靶点半径,水平井等),以及油底垂深和口袋长度等。
(3) 井身结构及套管程序(给定垂深),所用套管的型号和单位重量等。
.(4)若下抽油泵,请给定垂深和该垂深下的前后井段。
(5) 该井所在地区的详细地质资料(包括地质分层,岩性及风险提示等)。
(6) 该井分段所用的泥浆比重、塑性粘度、切力、屈服值等。
(7) 钻机的游动系统重量,以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量等。
(8)可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸,震击器型号,钻头类型等等。
(9)该区域内已钻井的定向井资料。
(10)给定工程设计标准及特殊要求。
二、丛式井设计1.丛式井的概念丛式井是指一组定向井(水平井),它们的井口是集中在一个有限范围内,如海上钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。
丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较,大大减少钻井成本,并能满足油田的整体开发要求。
2.丛式井设计应考虑的问题(1).井身剖面在满足油田开发要求的前提下,尽量选择最简单剖面,如典型的“直一增一稳”三段制,这样将减少钻井工序,降低摩阻,减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性。
定向井工程操作规程(2013版)目录马达的操作规程STEERER软件操作规程施工操作规程定向井井下事故的处理一马达的操作规程1.马达的下井前检测1.1 检查马达外连接部分,两端螺纹及端面应完好,旁通阀无堵塞现象。
1.2 用提升短节将马达吊起放入井内,用卡瓦将钻具卡牢,旁通阀处于转盘面以上便于观察,卸去提升短节。
1.3 检查旁通阀,用木棒下压阀心,阀心应上下活动自如,可用下压阀心至底部,从上部灌水检查旁通阀的密封性,此时无水从旁通孔泄出,松开木棒此时水从旁通孔泄出,可认为旁通阀正常(中空马达不适用此方法)。
1.4 安装钻头以前,通过测量轴承部分的底部和钻头接头的顶部之间的距离来检查轴承间隙和马达的轴向间隙。
测量这个距离两次,首先,用吊卡把马达提起,第二次,再用马达的全部重量把马达压在转盘上,这两次测量值之差就是轴向轴承的间隙值。
记录下这两次的测量值,并与随马达提供的手册中的数值相比较。
马达从井里起出后,重复这种测量检查,以确定在运转中造成的轴承磨损值。
2. 马达的试运转2.1 用提升短节提起马达,将它座在卡瓦上,在顶部接头的下边打上安全卡瓦。
2.2 如果有必要,在马达和方钻杆或顶部驱动之间接一个转换接头,拿去安全卡瓦,把马达从卡瓦中提起。
2.3 打开防喷器(BOP),把马达放入转盘面下,如果使用了旁通阀,要保证旁通阀的阀孔位于BOP的钟形导向短节之下,但还能看到。
用大钳给马达和方钻杆紧扣。
2.4 现在开泵,慢慢地提高排量,如果使用泥浆,它会从旁通阀的阀孔喷出,直到排量足够大,能压下活塞关闭阀孔。
阀孔关闭以后,不停泵,上提马达,直到看到驱动轴。
若安装了钻头,记录下当旁通阀关闭时的排量。
2.5 检查轴承壳体和驱动轴底部的区域,以确认泥浆流过了径向轴承,这种排泄设计是用来润滑和冷却轴承部件的,其流量应是总流量的4%到10%。
取决于泥浆的性能和马达测试是否在把钻头连接到马达之前进行,泥浆的流量有可能是无效的或不存在的,结果,没有回压穿过马达。
定向井井身质量要求SY/T 5948-941 主题内容与适用范围本标准规定了定向井井身质量的要求。
本标准适用于定向井,不适用于水平井。
2 引用标准SY/T 5088 评定井身质量的项目和计算方法 3 定向井井身质量的评定项目和计算方法定向井井身质量的评定项目和计算方法按SY/T 5088中2.2条和2.3条执行,并增加井身轨迹符合率考核项目,其计算方法见附录A(参考件)。
4 数据测量与测读要求4.1 在钻井设计中,对测量点的间距应分段作出具体规定。
4.2 定向井井身质量评定项目所采用的数据以磁性单、多点照相测斜仪器或陀螺单、多点照相测斜仪器测量的数据为准。
4.3 井斜角测量的单位是度,单、多点仪器测量的单位以0.25°为基本测读单元,即取0.25°,0.5°,0.75°。
4.4 方位角测量的单位是度,单、多点仪器测量数据以1°为基本测读单元。
5 定向井井身质量要求5.1 全角变化率全角变化率分三种情况:第一种是钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值;第二种是不易形成键槽的全角变化率限定值;第三种是套管柱抗弯曲强度的全角变化率限定值。
可根据实际情况选择采用。
5.1.1 钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值由式(1) ―(5)计算:())1(tanh 75.3437 KLKL ED G b m σ=()()21031.21094.167101034.128108 ⨯-⨯--⨯=-t t bS S σ()3/ A T S t =式中: G m —最大全角变化率,(°)/3Om ; E —弹性模量,2.059×1011Pa ; D ,d —钻杆外径、内径,m ; L —两钻杆接头间距的一半,m ; I —钻杆断面的轴惯性矩;m 4; T —弯曲井眼处钻杆轴向拉伸载荷,N ; σb —弯曲井眼处允许的最大弯曲应力,Pa ; A —钻杆本体的横截面积,m 2;S t — 弯曲井眼处钻杆轴向悬浮拉伸应力,Pa ; 5.1.2 不易形成键槽的全角变化率限定值不易形成键糟的全角变化率限定值由式(6)计算:式中:F —作用在钻杆接头上的侧向力,N ; L —两钻杆接头间距的一半,m ; T —弯曲井眼处钻杆轴向拉伸载荷,N 。
2024年定向岗位职责10篇目录第1篇研究员(生物类专业定向)岗位职责描述岗位要求第2篇央企定向培育的储备主管岗位职责任职要求第3篇应届生定向培养职位描述与岗位职责任职要求第4篇研究员(新材料类专业定向)岗位职责描述岗位要求第5篇央企定向培育的储备主管岗位职责第6篇定向井工程师岗位职责任职要求第7篇定向井工程师岗位职责第8篇定向工程师岗位职责第9篇定向工程师岗位职责任职要求第10篇研究员(智能制造类专业定向)岗位职责描述岗位要求定向工程师岗位职责任职要求定向工程师岗位职责职责描述:负责项目设计及定向施工;负责施工的质量、进度、人力、设备组织;维护客户和进行问题沟通;并维护好现场设备及保证仪器设备平稳运行。
任职要求:大专及以上学历,年龄35周岁以下,熟悉定向井工艺和钻井工艺流程,熟练使用定向井软件进行进井眼轨迹设计施工。
具备良好的沟通能力,组织和处理问题的能力。
具有团队精神,能适应长期野外工作环境。
定向工程师岗位应届生定向培养职位描述与岗位职责任职要求职位描述:针对应届生结合个人专业、兴趣进行企业未来人才的定向培养,列入人才培养计划培养方向可选择:1、mcn:bd商务拓展、销售、市场客户维护、经理助理2、媒体部:用户运营专员、媒体渠道运营专员3、电商部:电商客服、电商产品专员、电商运营专员、网店设计师有意者投简历至*********************,邮件以应聘职位+应届生+自己姓名命名。
或致电咨询:********研究员(智能制造类专业定向)岗位职责描述岗位要求职位描述:一、岗位职责:1、跟踪物联网行业相关进展,从海量信息中收集物联网相关信息,包括政府、运营商、制造商的技术和产品策略及进展等;2、参与基于物联网技术对标公司的产品技术布局,研究并提供新技术的解决方案,形成产品及关键技术的研发策略。
3、负责物联网行业需求调研,需求分析,撰写产业发展报告;4、承担行业企业委托的咨询服务业务,协助客户制定物联网领域技术优化方向,输出解决方案,组织落地实施;5、参与完成团队中的其他综合性事务。
大斜度双靶点定向井钻井施工技术摘要:P47-X5井是一口重点评价双靶点大斜度定向井,在介绍工程设计概况的基础上,分析了钻井施工难点,对施工中的井眼轨迹控制技术和事故复杂预防技术进行了详细论述,实现了该井顺利完钻,成功中靶,取得了良好的施工效果。
关键词:大斜度定向井双靶点轨迹控制复杂预防P47区块发育25条大断层,断层均为正断层,以南北向、北北西向为主,少数为北东向,断距为5米~40米,延伸长度1.8千米~14.2千米,平面分布呈不均匀的“Y”字型。
由于区块内断层发育,不仅使构造复杂化,而且对油水分布产生较大的影响。
区内遍布水泡子和沼泽地,水域面积较大,约占该区块面积的50%,水深最大可达6米,一般2米左右。
因此为了弄清楚该区域的油水分布情况,落实储量分布,部署了大斜度双靶点评价定向井P47-X5井。
1 工程设计概况1.1 井身结构设计P47-X5井设计水平位移是1357.30米,垂深是1215.20米,因此在砸入Φ339.7毫米导管30米,在建立井口循环,稳固井口,为一开定向施工和安全钻井提供条件的基础上,采用二层套管的井身结构形式。
表层钻进采用Φ311.2毫米钻头开钻,至井深751.00米完钻,下入Φ244.5毫米套管封固造斜段,为三开降低施工摩阻与扭矩提供必要的条件。
油层钻井采用Φ215.9毫米钻头开钻,至井深2054.00米完钻,下入Φ139.7毫米套管封固目的层。
井身结构如图1所示。
1.2 井眼轨迹设计依据P47-X5井地质设计的水平位移和垂深,决定采用直—增—稳—降—稳的五段制井眼轨迹剖面形式,设计最大造斜率6度/30米,井眼轨迹剖面设计数据如表1所示。
表1 设计结果2 施工难点分析(1)大井眼造斜,井眼尺寸大,造斜率为6度/30米,造斜率难以掌握,而且造斜的层位都是在地层不稳定、成岩性比较差的层位,以发生井壁坍塌与井漏,给钻井施工增加了难度。
(2)该井的最大井斜角达到69.07度,稳斜井段长达1208.15米,位移与垂深的比值达到1.12,在大井斜井段很容易形成岩屑床,同时必然引起施工的摩阻和扭矩增大,影响后期施工。
文4-1井拔套侧钻定向井施工案例四川川中油田利用原文4井(一口枯竭直井),从1992年9月至1993年6月,在拔掉部分套管,并在350m处的裸眼井段注水泥塞后,裸眼侧钻,钻成文4-1井。
文4-1井完井后经测试,获日产原油9.8t,比该地区的生产井平均日产量高2~3倍。
1文4-1井初期设计原文4井位于川中北部斜坡上的常乐向斜东侧,井身结构见图1。
图1文4井井身结构示意图图2设计斜穿靶区示意图图3文4-1井设计井身结构方案图据地质部门分析认为:文4井落空的主要原因是未钻在裂缝发育带上。
为此,地质部门为文4-1井设计了大一和大三两个靶点,属双靶点定向井(见表1)。
靶区半径比标准规定半径(±65m)小,工程施工难度较大(见图2)。
表1文4-1井地质设计靶区数据靶区参数垂深(m)水平位移(m)方位(°)设计靶区半径(m)标准规定半径(m)大一顶(第一靶)2077430±20321±52065大三底(第二靶)2164470±50321±55065原文4井是φ139.7mm油层套管完井,文4-1井只能设计拔掉部分φ139.7mm未固结套管,利用裸眼侧钻至靶区完钻。
综合考虑,选用“直—增—稳”三段制剖面,在水泥面1387m裸眼处侧钻至最大井斜角40°后,稳斜钻井靶区的设计方案(见图3。
注:从1387m处割掉套管,注水泥塞裸眼侧钻至靶区完钻)。
2切割拔套管施工制订了两套切割拔套管方案:一是用套管切割弹引爆切割套管;二是用套管割刀切割套管。
2.1使用切割弹引爆切割套管2.1.1首先用注磁电测法电测套管卡点位于井深290m处,经反复活动,卡点下移至460m处,用φ127mm钻杆切割弹(φ139.7mm套管切割弹无货)于井深1216m处引爆,未断。
2.1.2憋泵压26Mpa,憋通,建立循环,并且有大量砂子返出,反复活动,卡点无变化。
后用地面震击器震击,泡油(16m3)等方法处理,无效。
第一节定向井、水平井二维轨道设计一、设计原则:一口定向井的总设计原则,应该是能保证实现钻井目的,满足采油工艺及修井作业的要求,有利于安全、优质、快速钻井。
在对各个设计参数的选择上,在自身合理的前提下,还要考虑相互的制约。
要综合地进行考虑。
(一)选择合适的井眼形状复杂的井眼形状,势必带来施工难度的增加,因此井眼形状的选择,力求越简单越好。
从钻具受力的角度来看:目前普遍认为,降斜井段会增加井眼的摩阻,引起更多的复杂情况。
如图所示(2-1-1),增斜井段的钻具轴向拉力的径向的分力,与重力在轴向的分力方向相反,有助于减小钻具与井壁的摩擦阻力。
而降斜井段的钻具轴向分力,与重力在轴向的分力方向相同,会增加钻具与井壁的摩擦阻力。
因此,应尽可能不采用降斜井段的轨道设计。
图2-1-1(二)选择合适的井眼曲率井眼曲率的选择,要考虑工具造斜能力的限制和钻具刚性的限制,结合地层的影响,留出充分的余地,保证设计轨道能够实现。
在能满足设计和施工要求的前提下,应尽可能选择比较低的造斜率。
这样,钻具、仪器和套管都容易通过。
当然,此处所说的选择低造斜率,没有与增斜井段的长度联系在一起进行考虑。
另外,造斜率过低,会增加造斜段的工作量。
因此,要综合考虑。
常用的造斜率范围是4°-10°/100米(三)选择合适的造斜井段长度造斜井段长度的选择,影响着整个工程的工期进度,也影响着动力钻具的有效使用。
若造斜井段过长,一方面由于动力钻具的机械钻速偏低,使施工周期加长,另一方面由于长井段使用动力钻具,必然造成钻井成本的上升。
所以,过长的造斜井段是不可取的。
若造斜井段过短,则可能要求很高的造斜率,一方面造斜工具的能力限制,不易实现,另一方面过高的造斜率给井下安全带来了不利因素。
所以,过短的造斜井段也是不可取的。
因此,应结合钻头、动力马达的使用寿命限制,选择出合适的造斜段长,一方面能达到要求的井斜角,另一方面能充分利用单只钻头和动力马达的有效寿命。
(四)选择合适的造斜点造斜点的选择,应充分考虑地层稳定性、可钻的限制。
尽可能把造斜点选择在比较稳定、均匀的硬地层,避开软硬夹层、岩石破碎带、漏失地层、流沙层、易膨胀或易坍塌的地段,以免出现井下复杂情况,影响定向施工。
造斜点的深度应根据设计井的垂深、水平位移和选用的轨道类型来决定。
并要考虑满足采油工艺的需求。
应充分考虑井身结构的要求,以及设计垂深和位移的限制,选择合理的造斜点位置。
(五)选择合适的稳斜段井斜角和入靶井斜角井斜角的大小,直接影响了轨迹的控制。
井斜角太小时,方位不好控制。
而井斜角太大时,施工难度却又增加。
因此,稳斜段井斜角和入靶井斜角的选择,应充分满足轨迹控制的需要。
另外,它对方位控制、电测、钻速都有明显的影响。
一般来讲,井斜角的大小与轨迹控制的难度有下面的关系:1.井斜角小于15°时,方位难以控制;2.井斜角在15°--40°时,既能有效地调整井斜角和方位,也能顺利地钻井、固井和电测。
是较理想的井斜角控制范围;3.井斜角在40°--50°时,钻进速度慢,方位调整困难;4.井斜角大于60°,电测、完井作业施工的难度很大,易发生井壁垮塌。
二、设计方法定向井的设计方法分为常规设计方法和特殊井的设计方法。
常规设计方法指的是在两维平面内作的轨道设计,即设计的井眼轴线只在某个给定的铅垂面内变化,也就是说,只有井斜角的变化,没有方位角的变化。
把常规设计之外的所有设计方法都叫做特殊设计方法。
(一)常用两维轨道设计方法目前常用的两维定向井轨道设计,采用的是恒定造斜率的设计,设计轨道由铅垂面内的圆弧和直线组成。
对于这种恒定造斜率的设计,通常有下列三种设计方法。
1.查图法这是国外以前常用的设计方法之一。
使用这种方法设计定向井轨道,需要事先将每种造斜率钻达不同最大井斜角的数据作在同一张图上。
这样,各种不同的造斜率下作出的图形,就可得到一套图表。
在进行轨道设计时,根据设计造斜率的不同选择一套适用的图表。
在该图上,就可查出未知的设计数据。
下面就是2°/ 30米标准造斜率曲线图。
图2-1-2 查图法图表2.几何作图法这种设计方法是根据已知的设计条件,应用平面几何作图的原理,用圆规和直尺,按比例画出符合设计要求的设计轨道的图形。
然后用比例尺和量角规量出需要的设计数据。
H0a RHbS C图2-1-3 几何作图法由于计算机在石油钻井领域的广泛应用,查图法和几何作图法已很少在我国采用。
目前使用最多的是下面将要介绍的解析计算法。
3.解析计算法解析计算法是根据已知设计条件,应用解析计算公式求解出设计轨道的各个未知参数的方法。
这种方法由于计算复杂、工作量太大,在计算机普及之前,未能得到广泛的应用。
而在现在,已经广泛应用于定向井的设计之中。
这种计算方法的最大特点是计算准确、求解对象可灵活改变。
下面以“直—增—稳”三段制轨道类型,介绍解析计算法的设计步骤。
已知条件:Kop —造斜点 Kb---造斜率Tv---设计垂深 Tb---设计位移求:αm---求最大井斜角H----稳斜段长度求解步骤:①求造斜段的曲率半径:R=1/Kb②求θ的角度值:ΔS=Tb-RΔV=Tv-Kopθ=arctg(ΔS/ΔV)③求φ的角度值:φ=arccos(R/L)④求最大井斜角:am=φ-θ④求稳斜段段长度:KOP R ΔSLΔVθ αmTV TB图2-1-4 解析计算法图形以前在采用查图法和几何作图法进行轨道设计时,通常都是只能求解某个固定的未知参数,由于计算机在石油钻井领域的广泛应用,现在的定向井轨道设计已经基本上采用了计算机设计,这就使得轨道设计的灵活性得到了充分的体现,配合解析几何设计方法,能22V S L ∆+∆=22R L H +=够对任何两个未知参数进行求解,这就使得定向井轨道设计变得更加灵活,更加多样化了。
(二)特殊定向井轨道设计方法对于特殊定向井的轨道设计,则根据其钻井目的和设计条件的限制,采用了各种不同的方法。
如:1.多增降轨道设计 2.缓降轨道设计3. 缓降轨道设计4.悬链轨道设计5.三维轨道设计三、特殊要求定向井的轨道设计(一)多目标井设计图2-1-5 多目标井示意图如图2-1-5所示,在断块油田内,由于非垂直断层的封闭,沿断层聚集形成了一串的多套含油、气层。
多目标井的钻探目的是为了让定向井井眼轨迹按规定的井斜角和方位角钻穿这一串油、气藏,以使该井眼轨迹能代替多口直井的作用,发挥更大的经济效益,因此,地质方面给出了两个靶点。
分别代表井眼贯穿油层的开始点和终止点。
该如何这样的井设计呢?如图2-1-6所示,这种井的设计是这样进行的:由两个靶点计算出入靶井斜角和方位角,然后反推井口位置。
其中包括了对造斜率的选择、稳斜段长和造斜点的选择。
KOP R αmαm HT V T B 图2-1-6已知条件:αm-------最大井斜角Kb-------造斜率Tv-------设计垂深Tb-------设计位移求:Kop------造斜点H--------稳斜段长度求解步骤:①求造斜段的曲率半径:R=1÷Kb②求稳斜段段长度:③求造斜点Kop=Tv-H*cos αm-R*sin αm多目标井的设计靶区仍然是水平面上的圆形区域,其轨迹控制难度较一般定向井略难。
(二)二维水平井轨道设计水平井的轨道设计在算法上类似于多目标井,但其设计思想有根本的不同。
它的钻探目的是要在油层内水平钻进一段距离,尽量增加油层的暴露面积,以提高单井的产量。
水平井的设计靶区是一垂直于设计入靶线的平面(称作法面)上的矩形区域。
也称作入靶窗口。
由于入靶窗口的上下限通常在十米之内,因此其控制难度很大,在轨迹控制时的一点失误,都有可能导致最后的脱靶。
常用的水平井二维轨道设计类型有三种:单圆弧型—设计轨道从造斜点到入靶点,由一段圆弧组成。
适合中曲率半径和短曲率半径的水平井。
双增稳型—设计轨道从造斜点到入靶点,由两圆弧段和连接这两圆弧段的稳斜段组成,适合中半径和长半径水平井。
三段增斜型—这种设计类型是由双增稳型发展而来的,设计轨道从造斜点到入靶点,由三个圆弧段组成。
适合中半径和长半径水平井。
mm b R T H ααsin )cos 1(--=将稳斜段改为增斜段,是因为钻双增稳型水平井时,在第一增斜段钻完后,首先要下一趟柔性钻具组合通井,然后再下刚性稳斜钻具组合钻进。
这就带来了两个方面的不利。
一方面多下一趟通井钻具组合却不能多打进尺。
另一方面,再下入刚性钻具组合钻进时,钻具组合不容易通过造斜段。
改成稳斜段后,下同一趟钻具组合,既可通井,又可打进尺,简化了钻具组合,节约了时间,同时也减小了事故发生的可能性。
下面,介绍双增类型水平井轨道设计的计算方法:H0R1 S1α1 mγβ H3HH1L R2H2α2S Sn图2-1-7如图所示,图2-1-7已知:H------设计垂深S------入靶点位移S0-----水平段长a1-----第一增斜终点井斜角确定:H0----造斜点K1----第一增斜率K2----第二增斜率a2----第二增斜终点井斜角L-----稳斜段长度则:曲率半径为:R 1=1/ K 1R 2=1/ K 2R 0= R 1- R 2H 3=H- H 0- R 2×sina 2S 2=S+ R 2×cosa 2- R 1第一段增斜终点井斜角为:稳斜段长度为:第二节 定向井、水平井的三维轨道设计三维轨道设计主要应用于以下几个方面:第一,对于方位漂移严重的地区,为了有效利用地层的自然造斜规律,减少井眼轨道控制和造斜的工作量,可将井眼轨道设计成考虑方位漂移的三维轨道。
这样的设计对指导现场施工会更有意义。
这种设计称为方位漂移设计。
第二,若地面井位和目标点固定,而在由它们所确定的铅垂面内,存在着不允许通过或难以穿过的障碍物,如已钻井眼、复杂的地层(盐丘、金属矿床、断层、气顶等),要设计一口定向井使其绕过障碍物钻达目标点,这样的定向井称之为绕障定向井。
绕障定向井在密集丛式井和油田开发后期,用定向钻井方法打调整井时会遇到。
第三,在钻井过程中,要使实钻轨道与设计轨道完全吻合几乎是不可能的,二者之间总会有一定的偏差。
很小的偏差是允许的,有时也许对钻进参数或钻具组合稍作调整,仍可继续钻进;如果偏差很大,就需要以原设计轨道为依据,对下一段未钻井眼作出新的设计。
另外,由于地质勘探等方面的原因,需要中途改变目标点的位置时,也需要设计出一条新的井眼轨道。
这种修正设计在钻进过程中是随时可能发生的,因此称之为随钻修正设计。
第四,在老井侧钻尤其是定向井的侧钻中,往往是要钻达的油层位置不在原来定向井的剖面上,这就需要调整井斜和方位钻三维井眼才能到达目的层。