定向井井眼轨道设计

K表示曲线偏离直线的程度。
二、井眼曲率及其计算方法
O Δα A B αA
对方位不变的情况 垂直平面上某井段的曲率
R
Δl
KH
l
即只有井斜沿轴线的 变化。也叫井斜变化 率。
α
B
K H K
二、井眼曲率及其计算方法
1.定义
水平投影上的方位变化
Δl
N
O
(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）
KA
S
ΔS
KA
K sin
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 L dN dE
dH
线的曲率K有公式
d 2H 2 d 2N 2 d 2E 2 K ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) dl dl dl
二、井眼曲率及其计算方法
H
井眼能增加的井斜值
B C D O A
增斜率： 降斜率：
单位长度井眼增加的 井斜值 单位长度井眼降低的 井斜值
E
三、定向井井身剖面设计
（一）名词解释
造斜段（增斜段）： 降斜段： 稳斜段： 靶点：
增加井斜的井段
B C D O A
降低井斜的井段 控制井斜不变的井段 设计规定的，必须钻达的地
层位置，也称目标点
以 c ( c
1 2
2
)
代替，( 1、2)分别为上下测点井斜角
可得井眼曲率
K
2 sin c l l
2
2
二、井眼曲率及其计算方法

定向井轨道设计的内容包括： (1)选择轨道类型； (2)确定井眼曲率(包括增斜率、降斜 率、方位变化率)； (3)造斜点的确定；
(4)轨道关键参数的计算； (5)轨道节点和分点计算； (6)设计结果输出。 前3项内容需要根据设计条件和要求 进行选择和确定；后3项是重点介绍的内 容，对于不同的轨道类型，这3项内容也 有所不同。
待钻井段是相对于已钻井段而言的，意 思是等待钻进的井段。 待钻轨道是从目前井底出发，钻达某个 目标点的。所以，所有待钻轨道设计都必须 给定两个点的坐标位置：一个是出发点(目前 井底)，一个是目标点。除了给定两个点的坐 标位置外，还有两个点处的井眼方向。根据 井眼方向是否给定，可将待钻轨道分为两种 情况：
轨道设计依据的条件有两种：一种是 由地质、采油部门提供的分层地质情况预告 和目标点或目标井段的有关数据，如目标点 的垂深、水平位移以及设计方位等；一种是 由钻井工程部门根据设计原则和钻井的条件 选定的造斜点位置、造斜率的大小等。 将给定和选定的条件汇集于表2—2—1 中。表中各符号的解释如下：
(2)有利于采油工艺的要求。在可能的情况 下，减小井眼曲率以改善油管和抽油杆的工 作条件。进入目的层的井段井斜角应尽量小 些，最好是垂直井段，以利于安装电潜泵、 坐封封隔器及其他井下作业。
(3)尽可能利用地层的自然规律。我们所 钻的沉积岩地层，由于倾斜、可钻性的各向异 性、可钻性的垂向和横向的变化以及其他地质 因素，具有自然造斜和使井跟方位漂移的规律。 充分利用这些规律，可以大大减小使用工具进 行轨迹控制的工作量。 (4)应有利于减小钻井难度。以便安全、 优质、快速、低成本地完成钻井。
(2)绕障或防碰要求。在设计方位线上， 可能存在某种障碍不允许设计轨道穿过，例 如，已经存在的老井，或某种不容易穿过的 地层或地质现象等。要求设计轨道要绕过这 些障碍。防碰要求主要是针对丛式井提出的， 设计结果中要给出防碰设计的有关内容。

H t
眼 轨 道
n
i1
Si
St
三
n Hi Ht
维 i1
井
眼
n Ni Nt i1
轨 n
道 Ei Et
i1
2.2 井眼轨道设计基本原理
三、轨道设计基本步骤
轨道刚性约束数 ≤轨道自由度≤ 轨道刚性约束数+ 轨道弹性约束数
1. 计算设计轨道的刚性约束数；
2. 根据轨道设计的有关原则和要求确定设计轨道的 弹性约束数；
2. 常见曲线段的自由度
• 直线段的自由度为1； • 二维圆弧段的自由度为2； • 三维圆弧段的自由度为3； • 圆柱螺线段的自由度为3。
2.2 井眼轨道设计基本原理
一、基本概念
3. 轨道自由度
• 井眼轨道自由度为组成该轨道的所有曲线自由度之和； • 三段式轨道自由度为4； • 五段式轨道自由度为7； • 双增式轨道自由度为7。
S j Rz (1 cos j )
分点东西坐标和南北坐标用下式计算 :
N j S j cos0
E j S j sin0
2.3 轨道设计方法举例
4. 分点参数计算（以三段式为例）——稳斜段bt
L j Lb L j j b
H j Hb Lj cosb
S j Sb L j sin b
2.1 定向井井眼轨道设计原则
二、具体设计原则
4. 选择合适的稳斜段井斜角
• 稳斜段井斜角不宜太小，太小时方位不好控制； • 稳斜段井斜角也不宜太大，太大时施工难度增加； • 稳斜段稳斜角还应避开不利于携岩的稳斜角范围。
一般来讲，井斜角的大小与轨迹控制的难度有下面的关系：
➢ 井斜角小于15°时，方位难以控制； ➢ 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

定向井轨道设计浅析论文定向井轨道设计浅析论文摘要：1常规定向井轨道设计垂深3000m以内，水平位移不超过1000m的定向井，一般称为常规定向井，这种类型的井是最为常见的，它可以设计的轨道有很多，但要注意造斜点的选择及井斜角大小的控制。

造斜点应选在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失地层、流砂层等关键词：轨道设计论文1常规定向井轨道设计垂深3000m以内，水平位移不超过1000m的定向井，一般称为常规定向井，这种类型的井是最为常见的，它可以设计的轨道有很多，但要注意造斜点的选择及井斜角大小的`控制。

造斜点应选在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失地层、流砂层等容易坍塌及复杂地层定向。

常规定向井轨道设计的余地较大，但最好把井斜角控制在合适的范围之内。

除此之外，在轨迹设计时还应该考虑井身结构、采油泵下深、井眼曲率的选择等问题。

2大位移井轨道设计通常认为现在钻井技术中难度最大的是大位移井，一个好的轨道设计对减少施工难度会有很大帮助。

国外在大位移井中推荐悬链曲线（悬链曲线：由圆在一直线上滚动时圆上一点的运动轨迹形成。

）轨道。

最新的理论研究表明，较低的造斜率(小于3°／30m)、高稳斜角是大位移井的趋势。

3水平井轨道设计(水平井轨道的基本形状有两类)单增轨道，一般采用固定的井眼曲率，井眼曲率范围在3°/30m-6°/30m。

井眼曲率小于3°/30m会导致造斜井段太长，不利于井眼轨道控制，大于6°/30m，钻杆将会对套管或者井眼产生偏磨，会磨损套管或对井壁造成伤害。

双增轨道，由于双增轨道几乎都是在地质目标不确定的条件下使用，在进行轨道设计时，第一次造斜时，应使稳斜段有较大的井斜角。

如图1所示，如果在钻井前，地质没有确定此油层，轨道2采用高稳斜角，相比采用低稳斜角的轨道1，轨道2在油层内井段更长，录井时更容易发现这一油层，同时高稳斜角轨道发现油气显示，可以迅速进行二次造斜，在很短的进尺内进入水平段。