jsjl定向井水平水平井基础知识介绍

1、2011.11.25 一 基本术语 1 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们眼实际长度，人们 常称为斜深。国外称为测量深度（常称为斜深。国外称为测量深度（Measure DepthMeasure Depth）。）。 2 2）测深：测点的井深，是以测量装置（）测深：测点的井深，是以测量装置（Angle UnitAngle Unit）的中）的中 点所在井深为准。点所在井深为准。 3)3)井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。图井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。图1 1 4 4）井斜方位角：是指以正北方位线为始边，顺时针旋转

2、至）井斜方位角：是指以正北方位线为始边，顺时针旋转至 井斜方位线所转过的角度。井斜方位线所转过的角度。 图图2 2 图1-1 井斜角示意图 图1-2 方位角示意图 一 基本术语 6 6）磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。磁偏角又有）磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。磁偏角又有 东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线 以西时称为西偏磁偏角。以西时称为西偏磁偏角。 进

3、行磁偏角校正时按以下公式计算（图进行磁偏角校正时按以下公式计算（图1-31-3）：）： 真方位角磁方位角东偏磁偏角真方位角磁方位角东偏磁偏角 真方位角真方位角= =磁方位角西偏磁偏角磁方位角西偏磁偏角 77）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以KK表示，精确的讲井斜变化率是井斜角度（表示，精确的讲井斜变化率是井斜角度（） 对井深（对井深（LL）的一阶导数。）的一阶导数。 8 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，是指井斜方位角随井深变化的快慢程）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，是指井斜方位角随井深变化的快慢程 度，

4、常用度，常用KK表示。表示。 9 9）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度（两点处）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，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），井眼前进方向线之间的夹角）， 该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为 全角变化值。全角变化值。 两点间的全角变化值两点间的全角变化值相对与两点间井眼长度相对与两点间井眼长度LL变化的快慢及为全角变化率。变化的快慢及为全角变化率。 1010）垂深（垂直井深）：即某测

5、点的垂直深度，以）垂深（垂直井深）：即某测点的垂直深度，以H H表示。表示。 是指井身任意一是指井身任意一 点至转盘面所在平面的距离。点至转盘面所在平面的距离。 1111）水平投影长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。）水平投影长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。 以以SS表示。表示。 1212）水平位移水平位移：简称平移，是指测点到井口垂线的距离。在国外又称为闭合：简称平移，是指测点到井口垂线的距离。在国外又称为闭合 距距( Closure Distance( Closure Distance）。）。 1313）平移方位角：又称为闭合方位角（）平移方位角：又

6、称为闭合方位角（Closure AzimuthClosure Azimuth），常用），常用表示，表示， 是指以正北方位线为始边顺针方向转至平移方位线上所转过的角度。是指以正北方位线为始边顺针方向转至平移方位线上所转过的角度。 1414）视平移视平移：又称为投影位移，井身上的某点在垂直投影面上的水平位移。：又称为投影位移，井身上的某点在垂直投影面上的水平位移。 在实际定向井钻井过程中，这个投影面选在设计方位线上。所以视不移也可在实际定向井钻井过程中，这个投影面选在设计方位线上。所以视不移也可 以定义为水平位移在设计线上的投影。以定义为水平位移在设计线上的投影。 图1-3 1.全角变化率计算公式

7、：全角变化率计算公式： cossinsincoscoscos 2121 2.工具造斜率计算公式：工具造斜率计算公式： D KC 30 11 21 sinsin coscoscos cos 3.装置角计算公式：装置角计算公式： 4.定向方位角计算公式：定向方位角计算公式： n1s 二二 基本计算基本计算 二二 基本计算基本计算 应用实例应用实例1： 二二 基本计算基本计算 应用实例应用实例2： 三三 设计公式介绍设计公式介绍 定向井解析计算法介绍定向井解析计算法介绍 图3-1解析法示意图 三三 设计公式介绍设计公式介绍 定向井解析计算法介绍定向井解析计算法介绍 图3-2 示意图 三三 设计公式介

8、绍设计公式介绍 水平井剖面计算公式：水平井剖面计算公式： 造斜点垂深：造斜点垂深： HK 目标点垂深：目标点垂深： 井斜角井斜角 ： 靶前位移靶前位移： t HH A S HtK RHHsin )cos1 ( HA RS 设计前提井斜角设计前提井斜角 ，目标点垂深已知，其他三个参数任意确定一个，目标点垂深已知，其他三个参数任意确定一个 即可确定其他两个参数。即可确定其他两个参数。 三三 设计公式介绍设计公式介绍 双增类型水平井轨道设计的计算方法：双增类型水平井轨道设计的计算方法： 图3-2 双增水平井轨道设计示意图 三三 设计公式介绍设计公式介绍 双增类型水平井轨道设计的计算方法：双增类型水平

9、井轨道设计的计算方法： 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.1 正切法正切法 正切法又称为下切点法，或下点切线法。正切法认为，相邻两测点间的井段为一直 线。该直线的方向与下测点的井眼方向一致。 图4-1 正切法示意图 计算公式：计算公式： 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.2 平均角法平均角法 平均角法又称平均法。此法认为两测点间的测段为一直线，该直线的方向为上下两测点 处井眼方向的“和方向”。 图4-2平均角法示意图 计算公式：计算公式： 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.3 平衡正切法平衡正切法 平衡正切法假定两测点间的井段为两段各等于测段长度一半的直线构成的折线。它们的 方向分别与上

10、下两测点处的井眼方向一致。 图4-3平衡正切法示意图 计算公式：计算公式： 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.4 圆柱螺线法（曲率半径法）圆柱螺线法（曲率半径法） 圆柱螺线法假设两测点间的测段是一条等变螺旋角的圆柱螺线。螺线在两端点处与上下 两测点处的井眼方向相切。 图4-4 曲率半径法示意图 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.4 圆柱螺线法（曲率半径法）圆柱螺线法（曲率半径法） 圆柱螺线法假设两测点间的测段是一条等变螺旋角的圆柱螺线。螺线在两端点处与上下 两测点处的井眼方向相切。 计算公式：计算公式： 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.5 最小曲率法最小曲率法 最小曲率法假设两测点之间

11、的井段是一段空间平面上的圆弧，圆弧在两端点处与上下两 测点处的井眼方向线相切。 图4-5 最小曲率法示意图 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.6 防碰计算方法介绍防碰计算方法介绍 4.6.1水平面扫描法水平面扫描法 水平面扫描法计算的是扫描井与相关邻井之间在同一垂深截面上的相互位置关系。 如图4-6所示，在扫描井轨迹上任一井段按需要的精度间距，截取许多水平截面，求相关邻井 与此水平面的截点座标。然后在各个水平截面上以扫描点为圆心，作极座标图，在图上对扫描 点与邻井同一垂深点的相互距离和方位进行分析的方法称水平面扫描法。 图4-6 水平面扫描法 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.6.2 法面

12、扫描法法面扫描法 如图4-7所示，法面扫描是以扫描井轨迹上任一扫描点，作一垂直于井眼轨迹轴线的平面（即法 面），然后计算该平面与周围相关邻井井眼轨迹在三维空间中的截点座标，截点到扫描点的相 对距离和相对方向，即是扫描井在这一扫描点上与周围相关邻井在法面上的相互关系。以扫描 点为圆心所绘制出的即是法面扫描图。 法面扫描得到的距离，是周围相关邻井到扫描井的径向距离，而方向却是反映了相对扫描井来 说：上、下、左、右的关系。 图4-7 法面扫描法 四四 计算方法介绍计算方法介绍 4.6.3 最近距离扫描法最近距离扫描法 图4-8 最近距离扫描法示意图 五五 螺杆钻具螺杆钻具 螺杆动力钻具的构造及各部分

13、的功 能： A.旁通阀总成-是起下钻作业和 接但根时的泥浆进出的通道。在 钻进过程中旁通阀关闭。 B.马达总成-由钢制转子和固结在 外筒的橡胶定子组成。在钻井 液的推动下转子转动并带动钻头旋 转。 C.万向连轴节总成-上端连接 转子，下端连接驱动轴。其作用是 将转子的偏心运动转化为驱动轴的 同心运动。 D.轴承总成-Navi-Drill钻具有三 套轴承，两套径向轴承，一套推力 轴承。上下径向轴承起驱动轴的扶 正和稳定作用及限制钻井液的溢流 量的作用。推力轴承承受上下的轴 向载荷。 E.驱动轴总成-上端接万向连轴 节，下端接钻头。起驱动钻头转动 的作用。 五五 螺杆钻具螺杆钻具 5.1 螺杆造斜

14、力计算螺杆造斜力计算 图5-1 三点定圆法 五五 螺杆钻具螺杆钻具 D1-D2 螺杆间隙： 图5-1 螺杆间隙测量示意图 5.2 间隙测量间隙测量 五五 螺杆钻具螺杆钻具 5.3 弯度计算弯度计算 弯曲角度计算： 五五 螺杆钻具螺杆钻具 5.4 螺杆钻具判断螺杆钻具判断 （1）、泵压力表压力突然升高：）、泵压力表压力突然升高：a、原因：马达失速。判断处理方法：把钻具上提、原因：马达失速。判断处理方法：把钻具上提 0.30.6m 核对循环压力，逐步加钻压，压力表随之逐步升高，均正常，可确认是核对循环压力，逐步加钻压，压力表随之逐步升高，均正常，可确认是 失速。失速。b、原因：马达传动轴卡死，钻头

15、水眼被堵。判断及处理：把钻头提离井底、原因：马达传动轴卡死，钻头水眼被堵。判断及处理：把钻头提离井底 ，压力表读数仍很高，只能提出钻具检查或更换钻头。，压力表读数仍很高，只能提出钻具检查或更换钻头。 （2）、压力表慢慢地增高（不随钻井深度增加而增大的正常压降）、压力表慢慢地增高（不随钻井深度增加而增大的正常压降）a、钻头水眼被、钻头水眼被 堵：判断及处理：把钻头提离井底，再检查压力，若压力仍高于正常循环压力，可堵：判断及处理：把钻头提离井底，再检查压力，若压力仍高于正常循环压力，可 以试着改变循环流量或上下移动钻杆，若无效，起钻更换修理。以试着改变循环流量或上下移动钻杆，若无效，起钻更换修理。

16、b、钻头磨损：判、钻头磨损：判 断及处理：继续工作，细心观察，若仍无进尺，起钻更换。断及处理：继续工作，细心观察，若仍无进尺，起钻更换。c.地层变化地层变化:把钻头稍稍把钻头稍稍 上提上提,如果压力与循环压力相同如果压力与循环压力相同,则可以继续工作则可以继续工作 （3）、压力表压力缓慢降低：）、压力表压力缓慢降低：a、循环压力损失变化：判断及处理：检查钻井液流、循环压力损失变化：判断及处理：检查钻井液流 量；量；b、钻杆损坏，判断及处理方法：稍提钻具，压力表读数仍低于循环压力，提、钻杆损坏，判断及处理方法：稍提钻具，压力表读数仍低于循环压力，提 出井眼检查。出井眼检查。 （4）、没进尺：）、没进尺：a、地层变化：判断及处理方法：适当改变钻压和循环流量；、地层变化：判断及处理方法：适当改变钻压和循环流量； b、马达失速：判断及处理方法：压力表读数偏高，钻具提离井底，检查循环压力、马达失速：判断及处理方法：压力表读数偏高，钻具提离井底，检查循环压力 ，从小钻压开始逐步增大钻压；，从小钻压开始逐步增大钻压；c、旁通阀处于、旁通阀处于