第四节定向井轨道设计ppt课件.ppt

定向井轨道设计,中原钻井工程技术研究院王致远,二维常规定向井轨道设计,三段式轨道,多靶三段式轨道,轨道类型,二维常规定向井轨道设计,五段式轨道,双增式轨道,轨道类型,二维常规定向井轨道设计,一般给定的条件有：目标点的垂深Dt 、目标点处的井斜角t 及目标点的方位角0；造斜点井深Da 及造斜点处的井斜角a ；造斜率K1 和 K2 ；,二维常规定向井轨道设计轨道类型的选择,二维常规定向井轨道设计三段式轨道设计,三段式轨道的设计有三种情况。分别根据给定的条件进行设计。,二维常规定向井轨道设计多靶三段式轨道设计,多靶三段式的设计，采用所谓的“倒推法”。,二维常规定向井轨道设计五段式和双增式轨道设计,二维常规定向井轨道设计轨道节点参数的计算,二维常规定向井轨道设计分点参数的计算,水平井轨道设计问题,水平井轨道类型：A类水平井轨道，适用于短半径水平井。设计A类水平井，必须对造斜率和目标垂深掌握得很准确。B，C类水平井适用于中、长半径水平井。C类是在B类的基础上发展出来的。重点讲B、C二类水平井的设计问题。,水平井轨道设计问题(B类),设计水平井轨道需要考虑的问题：考虑两个不确定性问题：目标垂深的不确定性：造斜率的不确定性 ：考虑施工人员的轨迹控制能力，特别是增斜段的轨迹控制能力；考虑所选的造斜率，套管能否顺利通过？目标段的长度，要受到众多因素的影响。,水平井轨道设计问题(B类),套管可通过的最大井眼曲率限制问题甲方手册上有推荐公式。推荐的方法和公式。,水平井轨道设计问题(B类),水平段长的限制条件：目标段太长，下钻摩阻可能大得下不下去；摩阻增大，钻柱发生屈曲，加不上钻压；钻柱受力可能超过钻柱的强度极限；水平段过长，井内波动压力过大，可能压漏地层；水平段过长，起钻的抽吸可能导致井壁坍塌,水平井轨道设计问题(B类),水平井轨道设计问题(B类),水平井轨道设计问题(B类),最佳稳斜角的计算：目标垂深确定，造斜率不确定；目标垂深不确定，造斜率确定；两个都不确定。,水平井轨道设计问题(B类),两个都不确定条件下的稳斜角计算：油层较厚，使用平均造斜率；油层较厚，使用最小造斜率和最低窗口垂深；油层较薄，根据最小和最大造斜率。,水平井轨道设计问题(C类),三维单目标定向井轨道设计（单曲线）,设计条件： 给定 a点的坐标位置Da，Na，Ea和方向a ，a ； 给定 t点的坐标位置Dt，Nt，Et ； 要求：用单曲线设计轨道，计算圆弧曲率，并进行轨道分点计算。 有三种方法可以进行设计：斜面圆弧进行设计；圆柱螺线进行设计； 恒工具面曲线进行设计；,斜面圆弧法进行设计,设计轨道是空间斜面上的一段圆弧曲线。可计算出该段圆弧的曲率，长度，以及目标点的井斜角和方位角。可采用斜面圆弧法进行内插完成分点计算。,斜面圆弧法进行设计,计算斜面圆弧的狗腿角：,(1),(2),(3),(4),(5),斜面圆弧法进行设计,计算造斜率、井段长度及目标点的井斜角： （6） （7） （8） 或用下式： （9）,斜面圆弧法进行设计,计算目标点的方位角： （10） （11）或用 （12）式中， Xa时取正号；Xa时取负号。,设计轨道是轴线为铅垂线的圆柱面上的一段圆柱螺线。可计算出该段螺线的曲率、长度以及目标点的井斜角和方位角。可采用圆柱螺线法进行内插完成分点计算。,圆柱螺线法进行设计,恒工具面角曲线进行设计,设计轨道是在给定造斜率情况下，保持工具面角不变钻出的曲线。现在还难以用数学模式表达这种曲线的形状。可计算出该段圆弧的曲率，长度，以及目标点的井斜角和方位角。可采用特殊方法，完成分点计算。,三维单目标定向井轨道设计（曲线+直线）,设计条件： 给定 a点的坐标位置Da，Na，Ea和方向a，a ； 给定 t点的坐标位置Dt，Nt，Et ； 给定曲线段的造斜率K（或R）；要求：用曲线+直线设计轨道，并进行轨道分点计算。有三种方法可以进行设计： 用斜面圆弧进行设计； 用圆柱螺线进行设计； 用恒工具面曲线进行设计；,斜面圆弧法进行设计,设计轨道是空间斜面上的一段圆弧曲线+直线。可计算出该段圆弧的长度，b点的井斜角和方位角以及直线段的长度。可采用斜面圆弧法进行内插完成分点计算。,斜面圆弧法进行设计,计算过渡参数e： ,设计条件和要求,计算弯曲角、稳斜段长以及弯曲段长 （6） （7） （8） （9）,斜面圆弧法进行设计,计算b点的井斜角和方位角： （10） （11） 式中， Xa时取正号；Xa时取负号。,圆柱螺线法进行设计(造斜率不变）,恒工具面角曲线进行设计,给定扭方位井段的造斜率K； 要求：用恒工具面角扭方位，从1点钻进到2点，既变井斜，又扭方位。钻到2点后，井眼方向正好对准3点，使23井段成为稳斜稳方位的直线段。 设计的困难在于，2点的位置事先是不知道的，所以不知道要变多大井斜角，要扭多大方位角？而且也不知道应该使用多大的工具面角？,