钻井工程井眼轨道设计与轨迹控制

第五章井眼轨道设计与轨迹掌握井眼轨迹的根本参数有哪些？为什么将它们称为根本参数？08答：井眼轨迹根本参数包括：井深、井斜角、井斜方位角。这三个参数足够说明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为根本参数。何换算？答：第一象限其次象限第一象限其次象限第四象限真方位角与象限角关系真方位角＝象限角真方位角＝180°－象限角真方位角＝180°＋象限角真方位角＝360°－象限角?答：的投影长度。水平位移是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。在实钻井眼轨迹上，二者有明显区分，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。视平移是水平位移在设计方位上的投影长度。答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角〔留意是在空间的夹角〕。狗腿严峻度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。答：垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图，马上井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面开放就是垂直剖面图。180？实际资料中假设超过了怎么办？答：数？测段计算与测点计算有什么关系？答：N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率；对一个测点来说，需要计算的参数有七个：五个直角坐标值〔垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移〕和两个极坐标〔水平位移、平移方位角〕。轨迹计算时，必需首先算出每个测段的坐标增量，然后才能求得测点的坐标值。答：“和方向”〔矢量和〕。校正平均角法假设测段外形为一条圆柱螺线。校正平均角法的计算公式是在平均角计算公式的根底上参加了校正系数。答：总是要偏离设计轨道的，问题在于能否掌握井斜的度数或井眼的曲率在肯定范围之内。答：最本质的两个因素是地层可钻性的不均匀性和地层的倾斜。沉积岩都有这样的特征：垂直层面方向的可钻性高，平行层面方向的可钻性低。在地层45°时，钻头前进方向偏向垂直地层层面的方向，于是60°以后，钻头前进方向则是沿着平行地层层面方向下滑，也45°～60°之间时，井斜方向属不稳定状态。答：钻具导致井斜的主要因素是钻具的倾斜和弯曲。导致钻具倾斜和弯曲的主要因素：首先，由于钻具直径小于井眼直径，钻具和井眼之间有肯定的间隙。其次，由于钻压的作用，下部钻具受压后必将靠向井壁一侧而倾斜。答：井眼扩大后，钻头可在井眼内左右移动，靠向一侧，也可使受压弯曲的钻柱挠度加大，于是转头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。井眼。满眼钻具组合掌握井斜的原理是什么?它能使井斜角减小吗？08答：满眼钻具组合承受在钻铤上适当安装扶正器〔近钻头扶正器、中扶正器、上扶正器、第四扶正器〕，承受扶正器组合的方法解决井斜问题。满眼钻具组合并不能减小井斜角，只能做到使井斜角的变化〔增斜或将斜〕很小或不变化。钟摆钻具组合掌握井斜的原理是什么？为什么使用它钻速很慢？08答：钟摆钻具组合在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就似乎一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使钻的井眼不断降斜。钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。钻压加大，则增斜力加大，钟摆力减小。钻压再增大，还会将扶正器以下的钻柱压弯，甚至消灭的接触点，从而完全失去钟摆组合的作用。所以钟摆钻具组合在使用中必需严格掌握钻压，故钻速很慢。答：依据轨道的不同，定向井可分为二维定向井和三维定向井两大类，依据井斜角的大小，15°～30°30°～60°的属中60°的属大倾斜角定向井。常规二维定向井轨道有四种类型：三段式、多靶三段式、五段式和双增式。答：在可能的条件下，尽量减小最大井斜角，以便减小钻井的难度。但最大井斜角不得小于15°，否则井斜方位不易稳定。答：标点的水平位移，确定地面上的井位，所以被称为“倒推设计法”。答：设计结果包括：井斜角/°、垂增/m、垂深/m、平增/m、平移/m、段长/m和井深/m。答：动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。动力钻具接在钻铤之下，钻头之上。在钻井液循环通过动力钻具时，驱动动力钻具转动并带动钻头旋转裂开岩石。动力钻具以上的整个钻柱都可以不旋转。这种特点对于定向造斜格外有利。答：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。依据泵压表上的压力降还可以换算出钻头上的扭矩，从而可以较为准确的求得反扭矩。这是螺杆钻具在定向钻井应用中的突出优点。答：流形成的冲击来造斜的，它们不能连续造斜。BHA是什么意思？它有什么用途？08答：BHA〔BottomHoleAssembly〕为靠近钻头的那局部钻具，称为“底部钻具组合”。BHA是定向造斜的关健，通过它进展定向井轨迹掌握。答：打好垂直井段。在钻垂直井段时要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井斜角尽可能小。把好定向井造斜关。假设定向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹掌握造成巨大困难。所以定向造斜是关键。跟踪掌握到靶点。从造斜段完毕，至钻完全井，都属于跟踪掌握阶段。这一阶段具组合，对井眼轨迹进展掌握，原则就是既要保证中靶，又要加快钻速。高边方向与装置方向线各是怎样形成的？这两条线是否处在同一平面上?答：我们假设造斜工具放在井内时不受井眼地限制，钻头将在井底地外面。旋转钻柱，则钻头中心点将画出一个与井底圆同心地圆。井底圆上地最高点与圆心的连线称为“高边方向线”，转头中心与圆心的连线称为“装置方向线”。两条线都在井底平面上。240时，井眼轨迹将如何进展？答：可以依据装置角算出钻具的高边，确定钻头的位置。答：位角之和。答：动力钻具在工作中，液流作用于转子并产生扭矩，传给钻头去裂开岩石。液流同时也作用于定子，使定子受到一反扭矩。此反扭矩将有使钻柱旋转的趋势，但由于钻柱在井口处是被锁住的，所以只能扭转肯定的角度，此角度称为反扭角。答：具面正好处在预定的定向方位。答：预定的定向方位上。定向键法是如何使测量仪器中罗盘的”发线”与造斜工具的工具面对准？答：在测量仪器的罗盘面上有一个“发线”，在测量仪器的最下面有一个“定向鞋”，定向鞋上有一个“定向槽”，在仪器安装时使“发线”与“定向槽”在同一个母线上对齐。当仪器下到能表示造斜工具的工具面方位。答：使用无磁钻铤是为了消退钻铤磁性对磁性测斜仪的影响。在安装磁性测量装置的位置，应使用无磁钻铤。水平井分类的依据是什么?为什么要分类？答：水平井的分类是依据从垂直井段向水平井段转弯时的转弯半径〔曲率半径的大小进展的。由于各类水平井的曲率半径不同，钻井所用的设备、工具和方法不同，固井、完井方法也不一样。水平井的难度主要表现在哪些方面？引起这些难度的缘由是什么?答：水平井的轨迹掌握要求高，难度大。要求高，是指轨迹掌握的目标区要求高。水平井的目标区是一个扁平的立方体，不仅要“矢量中靶”是指在轨迹掌握过程中存在“两个不确定性因素”。一是目标垂深的不确定性；二是造斜工具的造斜率的不确定性。这两个不确性的存在，对直井和一般定向井来说，不会有很大的影响，但对水平井来说，则可能导致脱靶。管柱受力简单。由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱在井内运动将受到巨大的摩阻，致使起下钻困“倒装钻具”，下部的钻杆将受轴向压力，压力过大将消灭失稳弯曲，弯曲之后摩阻更大；摩阻力、摩扭矩和为简单；由于弯曲应力很大，在钻柱旋转条件下应力交变,将加剧钻柱的疲乏破坏。钻井液密度选择范围变小，简洁消灭井漏和井塌。地层的裂开压力和坍塌压力随井斜角和井斜方位角而变化；在水平井段，地层裂开压力不变，而随着水平井段的增长，井内钻井液液柱的感动压力和抽吸压力将增大，也将导致井漏和井塌。岩屑携带困难。“岩屑床”。特别是在井斜角45°～60°“岩屑床”从而堵塞井眼。井下缆线作业困难。在大斜度和水平井段，测井仪器不行能依靠自重滑到井底。保证固井质量的难度大。“水槽”，大大影响固井质量。完井方法选择和完井工艺难度大。水平井井眼曲率较大时，套管将难以下入，无法使用射孔完井法，将不得不承受裸眼完难度。井斜方位角与象限角的换算：〔1〕将以下方位角用象限角表示：50，90，175，200，315，0；〔2〕将以下象限角用方位角表示：S13.5E，S70W，N50E，N33W。答：测段１测段１２３段长/m３３３５３５井斜角３８０３５井斜角３８５３９方位角１５１００３０３方位角１９４１６０２９５曲率〔方法1〕曲率〔方法２〕答：36．求以下各测段的井斜方位角增量和平均井斜方位角。测段12343001853451025355230答：L/mL/m1524.24N/mE/mD/mV/mDLS//30m6.111532.24 17.341.060.891542.891542.891551.9419.0020.12358.20.99答：答：mmmm〔内径75mm〕,E=20.594Pa，=1.33kg/L3P=120kN。试求该组合的中扶正器距离钻头的最优距离。某定向井设计目标点垂深800m，水平位移为200m，造斜点垂深500m，造斜率1.8/30m，设计轨道外形为三段式。试设计该井轨道，并按表列工程计算有关未知参数。节点节点井斜角垂深水平位移井深OKｂt节点井斜角垂深水平位移节点井斜角垂深水平位移井深OKｂＣｔｄ节点井斜角垂深水平位移井深O节点井斜角垂深水平位移井深OKｂｔｄ2023m102100m使井斜角到达33，井斜方位角到达70。求造斜工具的装置角和造斜率。22.5205，造斜工具的造斜率4.5/30m95120m以后的井斜角和井斜方位角值。算？答：“方向”与“方位”是有区分的。方位线是水平面上的矢量，而方向线则是空间的矢量。只要讲到方位、方位线、方位角，都是在某个水平面上；而方向和方向线则是在三维空间〔固然也可能在水平面上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。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：真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角650m7°110°680m，井(单位：m)(单位：m)和东坐标增量(单位：m);并计算出两测点间的井眼曲率(单位：°/100m)。答：垂深增量=Lcos=30cos(9)=29.63m北坐标增量=Lsincos=30sin(9)cos(120)=2.346m东坐标增量=Lsinsin=30sin(9)sin(120)=4.063m井眼曲率：=16.9 °/100m答：08造成井斜的缘由主要有：地质因素地层可钻性的各向异性，即地层可钻性在不同方向上的不均匀性。地层可钻性的纵向变化。C.地层可钻性的横向变化。钻具缘由下部钻具的倾斜和弯曲，引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削；或使钻头受到侧向力的作用，迫使钻头进展侧向切削。井眼扩大井眼扩大,钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。掌握井斜的根本方法有：满眼钻具组合掌握井斜假设钻具直径与钻头直径完全相等，上述三个井斜缘由就都会被抑制。钟摆钻具组合掌握井斜钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就似乎一个钟摆，产生一个钟摆力，其作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使的井眼不断降斜。力，哪些力为减斜力？各项同性地层中，井斜平衡角数值主要取决哪些因素？答：T处与井壁接触，作用在钻头上的力有：P钻压分解为:平行于井眼轴线的力P=Pcos 对井斜无影响O垂直于井眼轴线的力F=Psin 是增斜力i钟摆力是减斜力地层造斜力FfF是增斜还是减降斜取决于地层倾角大小和各向异性因素。f井斜平衡角的数值主要取决于三个因素：钻压、钻铤尺寸和井眼尺寸。简述定向井剖面的具体设计方法。所设计的井眼曲率要受到哪些因素的制约，为什么？答：具体方法：把握原始资料主要是该地区的地质剖面，地表对井位的限制条件，目的层位的垂直井深和总的水平位移，自然造斜规律，工具的造斜力量，钻井技术水平以