定向井轨迹制-刘志强.ppt

定向井井眼轨迹控制技术 刘志强 中国地质科学院勘探技术研究所 目 录 一、概述 二、定向井设计与计算 三、定向井专用工具 四、定向井测量仪器 五、定向井井眼轨迹控制 一、概述 1、定向井的概念 定向井：是指按照预先设计的轨迹钻进，具有井斜和方位 变化的井。 它是由特殊井下工具、 测量仪器和工艺技术有效控 制井眼轨迹，使钻头沿着特 定方向钻达地下预定目标的 钻井工艺技术。 3、定向井的类型 按施工技术方法： 自然弯曲定向井 人工弯曲定向井 按设计井眼轴线形状： 二维平面定向井 三维平面定向井 按设计最大井斜角： 低斜度定向井（最大井斜﹤15°） 中斜度定向井 （最大井斜﹤ 15°～ 45°） 大斜度定向井（最大井斜﹤ 45°～ 85°） 水平井（最大井斜﹥85°） 按井底结构分类： 单底定向井 多底定向井 二、定向井设计与计算 1 、井眼轨迹的基本参数 （1）监测参数: 井深：是指井口至测点的井眼长度。 井斜角：井眼方向线与铅垂线之间 的夹角。 （2）计算参数: 垂深：是指井眼轨迹上的点至井口水平面的距离。 N坐标和E坐标 ：井眼轨迹上的点在以井口为原点的水平面 坐标系里的坐标值。 水平位移：是指井眼轨迹上的点至井口所在铅垂线的距离。 井斜变化率：单位长度井段内井斜角的变化值。 方位角变化率：单位长度井段内方位角的变化值。 全角变化值：沿井眼前进方向上，两测点之间的空间角度变 化。也称为“狗腿角” 。 全角变化率：单位长度井段内的全角变化值。 2、 钻孔轴线空间位置的计算 （1）切线法 （2）平衡切线法 （3）平均角法 （4）曲率半径法 （5）最小曲率法 （6）Mercury 3、方位角基准变换 由于采用了不同正北方向的基准，所以定义了三种方位角： 真方位角、磁方位角和坐标方位角。 真方位角：井眼轴线上某测点的方向线（切线）在水平面上 的投影与真北方向线之间的夹角。 磁方位角：井眼轴线上某测点的方向线（切线）在水平面上 的投影与磁北方向线之间的夹角。 坐标方位角：井眼轴线上某测点的方向线（切线）在水平面 上的投影与坐标北之间的夹角。 4、定向井的井眼轨迹设计 （1）定向井相关术语 造斜点：开始定向造斜的位置。 造斜率：表示造斜工具的造斜能力，其值等于所钻井段的 井眼曲率。 靶点：钻井工程设计中规定的必须钻达的地层位置,亦称 之为目标点。 靶区半径：允许井眼轨迹偏离靶点的距离。 靶区：以靶区半径为半径的圆面。 （2）定向井的井眼轨迹类型 二维定向井 三维定向井 （1）三段式 （2）多靶三段式 （3）五段式 （4）双增式 （3）井眼轨迹设计步骤 选择井眼轨迹形状； 确定造斜点（侧钻点、分支点）； 选定造斜率、确定最大井眼曲率； 求得井眼轨迹的待定参数； 井身计算及井眼轨迹绘图。 三、定向井专用工具 1、造斜钻头 2、井下动力钻具 3、定向接头 4、无磁钻杆（或无磁钻铤） 5、扶正器（稳定器） 6、震击器 7、键槽破坏器 8、悬挂短节 9、浮阀 10、挠性接头 四、定向井测量仪器 1、磁罗盘单、多点照相测斜仪 2、有线随钻测斜仪 3、无线随钻测斜仪（压力脉冲、声波、电磁波等） 4、电子多点测斜仪 5、照相单、多点陀螺测斜仪 6、电子陀螺测斜仪 7、引导中靶系统 五、定向井井眼轨迹控制