定向钻井轨迹控制一般方法课件

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（二）、设计井眼轨道的原则
（1）根据油气田勘探开发要求,保证实现钻井 目的。 （2）根据油气田的构造特征、油气产状，有 利于提高油气产量和采收率，改善投资效益。 （3）在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角 等参数时，有利于钻井、采油和修井作业。 （4）在满足钻井目的的前提下，应尽可能选 择比较简单的剖面类型，力求使设计的斜井深 最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作 量，有利于安全、快速钻井、降低钻井成本。
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三、油气井分类 (按井眼轨道) （1）直井 （Vertical well） 设计井眼轴线为一铅垂线，实钻井眼轴线大体沿
铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均 在限定范围内的井。
（2）定向井(Directional well) 沿着预先设计的井眼轨道,按既定的方向偏离井口
垂线一定距离,钻达目标的井。
井斜角增量(Δα)： 下测点井斜角与上测点井斜角
之差。 Δα＝αB－αA
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(3) 井斜方位角φ
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Δφ ：上下测点的井斜方位角之差。 Δφ ＝φB－φA
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直井设计输入内容
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直井设计输出内容
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定向井设计输入内容
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定向井设计输出内容
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丛式井设计输入内容
假设井眼轨迹是一条空间曲线，则
N(i)
可以用空间直角坐标系来描述。选
取笛卡尔坐标系ＯＮＥＤ。原点Ｏ
o
选在井口处；Ｎ轴指向正北,单位矢
E(j)
量为ｉ；Ｅ轴指向正东，单位矢量

第五节定向井造斜工具及轨迹控制造斜：由垂直井段开始钻出具有一定方位的斜井段的工艺过程。

造斜点：开始造斜时的深度。

垂直井段开始倾斜的起点。

造斜工具：(1)井底动力钻具造斜工具；(2)转盘钻造斜工具。

(3)混合钻进造斜工具——导向式马达第五节定向井造斜工具及轨迹控制一、井底动力钻具造斜工具动力钻具(井下马达)：涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具。

工作特点：在钻进过程中，动力钻具外壳和钻柱不旋转，有利于定向造斜。

1、动力钻具造斜工具的种类三种：弯接头、弯外壳马达、偏心垫块。

(1)弯接头(斜接头)造斜原理：迫使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削；井壁迫使弯曲部分伸直，由钻柱的弹性力使钻头产生侧向切削。

影响弯接头造斜率的因素：弯角越大，造斜率越大；一般为0.5°～2.5°。

弯曲点以上钻柱的刚度越大，造斜率越大；弯点至钻头的距离越小且重量越小，造斜率越大；钻速越小，造斜率越高。

(2)弯外壳马达(原理与弯接头类似)(3)偏心垫块杠杆原理，垫块作为支点。

弯接头、弯外壳马达、偏心垫块。

２.涡轮钻具的结构与特性结构：特性：转速与流量成正比，扭矩与流量的平方成正比，压降与流量的平方成正比，功率与流量的三次方成正比。

流量一定时，转速随扭矩的减小而增大。

空转时，转速达到最高，所以不应当用涡轮钻具进行划眼。

涡轮钻具工作特性图２．螺杆钻具的结构与特性特性：(1)螺杆钻具的转速、扭矩、压力降、功率与流量之间的关系，与涡轮钻具相同。

(2)螺杆钻具的扭矩与压力降成正比。

压力降可从泵压表上读出，扭矩则反映所加钻压的大小，所以可以看着泵压表打钻。

根据泵压表上的压力降还可以换算出钻头上的扭矩，从而可以较为准确地求得反扭角。

螺杆钻具螺杆钻具工作特性示意图二、转盘钻造斜工具变向器、射流钻头、扶正器组合。

１、变向器早期造斜工具。

现在仅用于套管内开窗侧钻，或不适宜用动力钻具的井内。

钻头上安放1个大喷嘴、2个小喷嘴。

靠大喷嘴射流冲击出斜井眼。

轨道设计的条件、内容、步骤
• 设计条件：
及关键
– 一般是给定：目标点垂深、水平位移、设计方位角等；
– 给定进入目标的要求(例如：目标点或目标段的井斜角)；
• 内容和步骤：
– 选择轨道形状；
– 选定造斜率、增斜率、降斜率，确定最大井眼曲率；
– 确定造斜点；
– 轨道关键参数的求得；
– 井身计算及轨道绘图；
• 轨道设计的关键：
– 造斜点选择，增斜率和降斜率的选择，需要经验；
– 轨道关键参数的求得，需要先进的计算公式；
结束语
谢谢大家聆听！！！
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定向井轨道设计原则
• 轨道设计的一般原则： – 应能实现定向井的目的； – 应有利于采油、修井和各种井下增产措施； – 应尽可能利用地层的自然规律(造斜和方位漂移)； – 应有利于安全、优质、快速、低成本钻井；
• 上述原则的具体化： – 1.尽可能选择简单轨道：探井选择最简单的三段式轨道；开发井必要时 可选择S形的五段式轨道；其他轨道根据需要选择； – 2.尽可能减小最大井斜角：尽可能减小施工难度； – 3.五段式开发井进入目的层的井段，井斜角以150为宜，不要小于100； – 4.增斜率一般不要太大，30/30m左右，不超过4.50～60/30m；降斜率一般 控制在1.50/30m左右； – 5.造斜点应避开复杂地层(漏失、坍塌、缩径、膨胀、高压等)，可钻性 以中等为宜，太软太硬都不好；造斜点距离上层套管鞋最小应有50米远， 防止造斜时损坏套管；
定向井轨道设计原则
• (续上页) – 6.钻机功率应比相同井深的直井用钻机功率大30～50%。3000～3500米 的定向井应用4500米钻机，4500米的定向井应用6000米钻机； – 7.定向井裸眼段内尽可能不搞中途测试。必要时需经过充分论证，防止 井下事故； – 8.探井一定要注意及时测斜，尽可能在每次起钻前投测“多点”；以防 万一井喷着火需要打救援井时，有井眼轨迹的数据； – 9.丛式井要注意井口井底布置、造斜点位置和钻井顺序： • 开钻顺序：除直井首先打外，其他定向井应该先打造斜点高的井， 后打造斜点低的井； • 位移大的井放在外围，造斜点相对高； • 位移小的井放在内部，造斜点相对低； • 相邻两口井的造斜点应该上下错开100米； – 10.海上丛式井可使用倾斜导管或弯曲导管；

水眼，分流排量；本马达具有较大的功率（最大功率为313KW）；
马达弯角调为1.50，充分保证马达的造斜能力。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹现场控制技术
---有效的定向工艺措施
l 槽口的布置和钻井顺序的制定 严格按照定向井的原则进行槽口的布置和钻井顺序的制定，最大 限度的降低稳斜井段的井斜角，以降低作业难度。
井眼轨迹控制技术
基本公式计算
公式法预测井斜、方位变化：
沙泥金作图法：
例:沙泥金作图法(图解法)扭方位是一种 近似计算工具面的方法，使用简单，求 解迅速，是现场常用的方法。造斜工具 的工具面方向决定使用这种造斜工具钻 出的新井眼是增斜、降斜还是稳斜，是 增方位还是减方位。工具面大小也决定 着造斜工具的造斜能力用于井斜和方位 上的分配比例。工具面对井斜和方位的 影响，如图9－16所示。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹控制技术
由上图可知： 0°＜TF＜90°时，装置角位于第一象限，增斜，增方位。 90° ＜TF＜180°时，装置角位于第二象限，减斜，增方位。 180° ＜TF＜270°（－90°）时，装置角位于第三象限，减斜，
减方位。 270°＜TF＜360°时，装置角位于第四象限，增斜，减方位。 图9－16是一个扭方位的示意图。图中，OM所示为原井眼方位
井眼轨迹控制技术
基本概念
闭合方位：闭合距的方位角就叫闭合方位角。 井斜（方位）变化率：指单位长度内井斜角（方位角）
的变化值。 狗腿度：是描述井眼弯曲的情况，一般规定以每钻30米
井眼的角度变化（度/30米）。 高边：过井眼轴线的铅垂面与横截面交线的上倾方向。 装置角：造斜工具弯曲方向的平面与原井斜方向所在平
（六）有效的定向工艺措施
对于70O左右的大斜度井，9 7/8”井眼的造斜没有问题，但是 12 1/4”井眼所遇到的困难却是我们始料未及的，如F16井， 具 体 情 况 如 下 ： 直 井 段 钻 至 267m ， MWD 测 斜 ， BTOTAOL VALUE：56 此时，基本无磁干扰，MWD直接定向，造斜至596 米时，最低钻时几乎降为零，但旋转钻进时，有较高的机械钻速 （70-100m/h），直至造斜结束（其间，钻压加至15吨，几乎无进 尺，旋转2－3米，具有较好的机械钻速时再滑动，如此反复多 次）。其间进行防碰计算防碰结果表明，无防碰危险；检查马达， 正常；估计地层异常或泥浆携砂不好。 造斜时，根据实测数据随时模拟优化设计轨迹，于711米，造斜结 束。造斜井段平均造斜率为4.640/30m。