定向井的基础知识.ppt

定向井的定义,定向井定义：目标点和井口不在一条铅垂线上的井。按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。一口直井打斜了，也具有井斜角和井斜方位角的变化，但那不是定向井。井眼轨道，是指在一口井钻进之前人们预想的该井井眼轴线形状。井眼轨迹是指一口井实际钻出来后的井眼轴线形状。20世纪30年代初，在海边向海里打定向井开采海上油田的尝试成功之后，定向井得到了广泛的应用，其应用领域大体有以下三种情况。,定向井的用途,1.地面环境条件的限制：当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等，难以安装钻机，进行钻井作业时，或者安装钻机和钻井作业费用很高时，为了勘探和开发它们下面的油田，最好是钻定向井。,定向井的用途,定向井的用途,对于断层遮挡油藏，定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；对于薄油层，定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。对于垂直裂缝的构造带，打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水平井，则钻遇裂缝的机会就大得多；另外，侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井，等等定向井的新种类，显著地扩大了勘探效果，增加了原油产量，提高了油藏的采收率。新提法：用钻井方法提高油藏采收率,2.地下地质条件的要求：,定向井的用途,定向井的用途,定向井的用途,定向井的用途,3.钻井工艺的需要：,当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧钻打定向井；特别是遇到井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(称作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，从而可处理井喷着火事故。某些高陡构造地层，打直井很困难，若打定向井，则更容易。,定向井的用途,丛式井三维结构图,丛式井,井眼轨迹的基本参数,井深：指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(Measure Depth)。井深是以钻柱或电缆的长度来量测。井深既是测点的基本参数之一，又是表明测点位置的标志。井深常以字母表示，单位为米(m)。井深的增量称为井段，以表示。二测点之间的井段长度称为段长。一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。,井眼轨迹的基本参数,井斜角：井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。显然，井眼方向线与重力线都是有向线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。井斜角常以希腊字母表示，单位为度()。一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，以表示。,井眼轨迹的基本参数,井斜方位角：1.井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜方位线。井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井眼方位线（井斜方位线）2.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上每一点作投影线的切线，该切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线，或称井斜方位线。上述1和2两个定义，是相同的，都是正确的。以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线（井斜方位线）上所转过的角度，即井眼方位角。注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。,井眼轨迹的基本参数,井斜方位角常以字母表示，单位为度()。井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以表示。井斜方位角的值可以在0360 范围内变化。注意“方向”与“方位”的区别。方位线则是水平面上的矢量，而方向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某个水平面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的方向线。该点的井眼方位线则指该点井眼方向线在水平面上的投影。在学习扭方位计算时，也要特别注意这个区别。,井眼轨迹的基本参数,磁偏角目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的。磁北方位与正北分位并不重合而是有个夹角，称为磁偏角。磁偏角又分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在正北分位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北分位线的西面。用磁性测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过换算求得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。换算的方法如下：,不准确的说法：“地北与磁北之间的差值，称为磁偏角”“以地球北极为准，磁北在其右边的为东磁偏角，”,真方位角磁方位角东磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角,井眼轨迹的基本参数,磁偏角磁篇角地图：,井眼轨迹的基本参数,象限角 井斜方位角还有另一种表示方式，称“象限角”它是指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角在 090度之间变化。书写时需注明所在的象限，如N67.5W。,象限角换算成方位角：第一象限：00+象限角；第二象限：1800-象限角；第三象限：1800+象限角；第四象限：3600-象限角,井眼轨迹的基本参数,象限方位角的磁偏角校正，更为麻烦。区别东西磁偏角；区别在那个象限里；,磁偏角校正(课堂练习),1.我国中原油田的磁偏角大约是西偏40。某测点测得井斜方位角为2.50，求真方位角=？2.我国新疆克拉玛依油田的磁偏角大约是东偏4.10。某测点测得井斜方位角为3580，求真方位角=？3.胜利油田西磁偏角5.50，磁方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？4.大庆油田西磁偏角10.40，测得象限角=N67.50W；求校正后象限角=？真方位角=？5.东磁偏角50，测得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？6.东磁偏角50，测得象限角=S600E；求校正后象限角=？,井斜变化率和井斜方位变化率,井斜角和井斜方位角是在随着井深而不断变化的。既然在变化，就有变化快慢之分。变化率就是变化的快慢。井斜变化率：是指井斜角随井深变化的程度，以表示。严格地讲，井斜变化率是井斜角对井深的一阶导数，可写为：以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜角变化值（）与二测点间井段长度（L）的比值来表示井斜变化率的。求得的乃是该测段的平均井斜变化率：,井斜变化率和井斜方位变化率,井斜方位变化率：是指井斜方位角随井深变化的程度，以表示。严格地讲，井斜方位变化率是井斜方位角 对井深的一阶导数，可写为：以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜方位角变化值（）与二测点间井段长度（L）的比值来表示井斜方位变化率的。求得的乃是该测段的平均井斜方位变化率：,井眼轴线形状的图示法,三维坐标图示法：井眼轴限的特点：形状复杂，结构简单。无法给人以立体感。需要采用辅助面增强立体感。只在特殊时候采用。,其他井身参数,垂直深度：简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量称为垂增。垂深常以字母表示，垂增以表示。水平投影长度：简称水平长度或平长，是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平长度的增量称为平增。平长以字母表示，平增以表示。坐标和坐标：是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。,其他井身参数,水平位移：简称平移，指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线称为平移方位线。水平位移常以字母表示。平移方位角：指平移方位线所在的方位角，即以正北方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角度，常以字母表示。闭合距与闭合方位：国外将水平位移称作 闭合距(Closure Distance)，将平移方位角称作闭合方位角(Closure Azimuth)。我国现场常特指完钻时的水平位移为闭合距，平移方位角为闭合方位角。水平位移和水平长度是完全不同的概念。,视平移：有人称为投影位移，英文称Vertical Section，视平移可以定义为水平位移在设计方位线上的投影。视平移以字母表示。,井眼轴线在柱面图上的曲率,柱面图上的曲率：垂直剖面图上的曲率：等于井斜角对井深的一阶导数，以KH表示。正好等于井斜变化率K。水平投影图上的曲率：等于井斜方位角对水平投影长度的一阶导数，以KA表示。他与井斜方位变化率不同。,井眼曲率及其计算,狗腿角的概念：井斜角表示井眼偏离铅垂线的程度。井斜不仅有斜度变化，还有井斜方位的变化。井斜角和井斜方位角的不断变化，反映了井眼前进方向的变化。井眼轴线上，从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度（两点处井眼前进方向线之间的夹角），既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的变化。人们将此角度称为全角变化值，或称为狗腿角，通常以表示。,井眼曲率及其计算,井眼曲率的概念：井眼弯曲的程度：井段长度不变，狗腿角越大，则井眼前进方向变化的越快，井眼弯曲越厉害，井眼曲率越大。几种叫法：井眼曲率也称为全角变化率，又称狗腿严重度(简称为狗腿度)，都是同一个概念，是指单位长度井段内狗腿角的大小。井眼曲率计算方法:有公式计算法、查图法、图解法、查表法和尺算法等五种。后四种皆来源于公式计算法。公式计算法又可分为三套。,井眼曲率及其计算,第一套计算公式：根据空间微分几何原理推导，可得：对于一个测段来说，以 和 代入，并以测段平均井斜角 代替公式中的，得到：令：则：,井眼曲率及其计算,第二套计算公式：这是Lubinsky先生根据空间平面圆弧曲线推导的。假定测段是斜面圆弧曲线，则测段的狗腿角：式中：若用半角和平均角形式表达,则可得:,