《石油工业概论》教案-井眼轨迹认识

任务/项目理论课☑实践课口井眼轨迹认识(1)教学目标与知识目标：掌握井眼轨迹的基本参数的概念；掌握井眼轨教学重点与难点处理方法：以案例驱动，激发学生学习兴趣；依据钻井工处理重难点问题多媒体教室、资源库和在线课平台、现场资料和专业技术标准等案例驱动/现场案例讲解/图片讲解/数据总结课前任务评估、课前测验、课堂表现、小组评价、课堂测验设计出的井眼轴线形状。井眼轨迹是指一口钻成的井的实际井眼轴线描述井眼轴线形状及方位的参数可分为两类。一类是检测参数，即测斜仪器测得的井深、井斜角、井斜方位角，这三个参数称为井眼轨迹基本参数。另一类是计算参数，是根据检测参数计算出来的其他几何、方位参数，用于描1.井眼轨迹基本参数在每个测点上所取得的测斜数据有三项，即该点处的测深、井斜角和(1)测深：井身轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点的测量深度，简称测深，常用字母L表示。测深通常是用钻柱长度或电缆长度来测量的。测深是测点的标志。井深的增量为井段，以△L表示。两测点之间的井段称为测段。井深的增量为下测点井深减去上测 (2)井斜角：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向的部分称为井眼方向线。某测点处的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。如图2-5-B井段的井斜角增量为：△α=αB-aA。(3)井斜方位角：某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井斜方位线。以正北方位线为始边，顺时针旋转到井斜方位线所转过的角度称为井斜方位角。凡所都是在水平面上，如图2-5-2中所示的φA和φB。AB井段的井斜方位角增量△φ=另外井斜方位角也可用“象限角”表示，指井斜方位线与正北方位线或正南方位线之间的夹角，书写时需注明所在的象限。如图2-5-3所示，N30NNN67.5°WE图5-3井斜方位角示意图(1)垂深：测点的垂直深度，是指井身上任一点至井口所在水平面的距离，可在垂直剖面图上反映出真实值。图中DA和DB,AB井段的垂深增量为：△D=DB-DA(2)水平长度：简称平长，即测点井深的水平投影长度，是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。在水平投影图上可反映其真实值，平长以字母Lp表示，平增△Lp(3)水平位移：简称平移，是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指井眼轴线某一点在水平面上的投影至井口的距离，也称闭合距。水平位移常以字母C表示，如图2-5-4所示，A和B两点的水平位移分别为CA和CB。(4)平移方位角：指平移方位线所在的方位角，以正北方位线为始边顺时针转到平移线上所转过的角度，常以字母θ表示，如图2-5-4所示，在水平投影图上可反映其真实值。(5)N(北)坐标和E(东)坐标：轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标(6)视平移：也称投影位移，指水平位移在设计方位线上的投影长度。视平移以字母V表示。如图2-5-4所示，A和B两点的视平移分别为VA和VB(7)井斜变化率：单位长度井段内井斜角的绝对变化值称为井斜变化率，通常用两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度之比表示，常用的单位为：(°(8)井斜方位变化率：单位长度井段内井斜方位角的绝对变化值，称为井斜方位变化率。通常以两测点间井斜方位角的变化值与两测点间井段长的比值表示，常用的单位为：(°)随着井眼的加深，井斜角和井斜方位角都在不从一个点到另一个点，井眼钻进方向变化的角度既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方表示。显然，在井段长度不变的情况下，狗腿角越大则表示井眼变化得越快。为了表示井眼钻进方向变化的快慢或井眼弯曲的程度，人们引出了井眼曲率的概念。井眼曲率也称为全角变化率，又称狗腿严重度(简称狗腿度),是指单位长度井段内“狗腿角”的大小。井眼曲率以k表示，即：K=γ/△L通过测斜仪器测出井眼轨迹的基本参数，经过相应的计算后可以用作图的方式描述井眼轴线形状及方位。井眼轨迹的图示法有两种：一种是垂直投影图与水平投影图相配合，如图2-5-5(a)所示；一种是垂直剖面图与水平投影图相配合，如图2-5-5(b)总结：本节课我们学习了井眼轨迹的基本概念及井眼轨迹的表示方法，本任务/项目理论课☑实践课口教学目标与教学重点与难点重点：定向井的应用范围难点：定向井类型处理方法：以案例驱动，激发学生学习兴趣；依据钻井工处理重难点问题多媒体教室、资源库和在线课平台、现场资料和专业技术标准等案例驱动/现场案例案例驱动/现场案例案例驱动/现场案例总结课前任务评估、课前测验、课堂表现、小组评价、课堂测验导课：大家好，本节课我们学习定向井的应用范围及类型。定向井的应用范围可以归纳为受地面条件限制、地下地质条件的要求、处理井下事故的特殊需要和提高经济效益的需要1、定向井的应用领域1)地面环境条件的限制油气资源埋藏在高山、森林、城镇、重要建筑或沼泽之下，在地面上难以安装钻机时通常需要考虑打定向井；油气资源埋藏在良田、草场等地下，为了少占耕地，需要考虑打定向井，油气资源埋藏在海洋、湖泊、盐田、河流、滩海等水域下，为了减少发投资时，均需2)地下地质条件的要求由于地质构造的特点，采用直井不能有效地勘探开发油气藏时，采用定向井技术，往往能有利于发现油气或提高开发速度。如直井难以穿过的复杂岩层、盐丘、断层地层时常采用3)钻井技术的需要遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向钴井技术。当井下难以处理时，在事故井附近钻定向井，也称救援井，将其与事故井贯通，进原井钻探落空或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井；遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层；对于裂缝性油气藏可钻定向井(水平井)穿遇更多裂缝。此外，采用水平井可大幅度提高单井产量和采收率，并能有效地开发边际油气藏，或用二次完井开发老油田而取得经济效益。此外，如高寒井开采油气，以利于集输的保温和油井的管理。1)按设计井眼轴线形状分类(1)二维定向井：指井眼轴线形状只在某个铅垂平面上变化的定向井，它们的井斜角是变化的，而井斜方位角是不变的。两维定向井又可分为常规二维定向井(即井段形状都是由直线和圆弧曲线组成)和非常规两维定向井(井段形状除了直线曲线)。(2)三维定向井：指设计井眼轴线超出某一铅垂平面而在三维空间中变化的定向井。三维定向井既有井斜角的变化，又有井斜方位角的变化。三维定向井又可分为三维纠偏井和三(1)低斜度走向井：设计的最大井斜角不超过15°,这种定向井由于井斜角小，钻进时井(2)中斜度定向井：设计最大井斜角为15°~45°,斜度相对较小，钻进时井斜、方位容易控制，是使用最多的一种。(3)大斜度定向井：设计最大井斜角为46°~85°,钻进时井斜、方位较易控制，但钻井(4)水平井：设计最大井斜角为86°~120°,并沿(近)水平方向钻进一定长度的井。根据增斜段的曲率半径又可细分为长、中、中短、短四种半径的水较难，多数需要特殊设备、钻具、工具、仪器以3)按定向井钻井的目的分类(1)救援井：为抢救某一口井的井喷、着火而设计施工的定向(2)多目标井：为钻达数个目的层位而设计施工的定向(3)绕障(三维)井：为绕过地下某种障碍而设计施工的定向(4)斜井：采用斜井钻机施工，从井口开始倾斜的定向(5)多底井：凡在一个井口下面有两个以上井底的井称为多底井。这是用定向侧钻方法完成的。定向侧钻是在已钻主井眼内，按预定方向和要求侧钻一口新井的工艺过程。根据侧钻的目的可分为纠斜侧钻、避开落鱼侧钻、二次完井侧钻等。根据窗侧钻和裸眼侧钻。套管开窗侧钻又有套管段铣和斜向器开窗侧钻之分。此项工艺技术将(1)单一定向井。(2)双筒井：用一台钻机交叉作业，同时钻出井口相距很近的两口定向井。(3)丛式井(组):凡在一个井场或平台上，有计划地钻几口或几十口定向井随着定向井技术的发展，定向井的种类还在不断增多。随着水平井技术的发展，出现了水平多底井、水平径向井、丛式水平井和同层分支水平井等，使定向井总结：本节课重点学习了定向井的应用领域和定向井的类型，通过本节课的学习能够对定向井的应用和类型，有个初步的认识，有利于了解定向井的设任务/项目理论课☑实践课口教学目标与能力目标：能够运用定向井相关术语及识别井教学重点与难点难点：井眼轨道类型处理方法：以案例驱动，激发学生学习兴趣；依据钻井工处理重难点问题多媒体教室、资源库和在线课平台、现场资料和专业技术标准等案例驱动/现场案例讲解/图片讲解/数据总结课前任务评估、课前测验、课堂表现、小组评价、课堂测验1.井眼轨道有关术语(1)直井段：设计井斜角为零度的井段，如图Da所(2)造斜点：开始定向造斜的位置称为造斜点，也是垂直井段开始倾斜的起点，如图a点(3)增斜段：井斜角随井深增加的井段，也成造斜段，如图ab段。(4)稳斜段：井斜角保持不变的井段，如图bc(5)最井大井斜角：最大井斜角有两种不同意义，在定向井的设计剖面中，其增斜段的终点处，井斜角值应该最大；对已完成的实际井眼来说，全井所有各点中，斜角的最大值称为该井的“最大井斜角”;(6)降斜段：井斜角随着井深的增加而减小的井段，如图ct(7)目标点：由设计确定的定向井目的层的坐标点，通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系标值来表示，如图t点。(8)靶区及靶区半径：包含目标点在内的一个区域称为靶区。在一般油气井中，靶区半径为允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，如图R所示(8)靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，如图tP两点的距离。2.定向井轨道类型及特点根据轨道的不同，定向井可分为二维定向井和二维定向井是指设计的井眼轨道，都在一个铅垂平面上变化角的变化而无井斜方位角的变化。二维定向井又可分为常规二维定向井和非常规二维定向井。常规二维定向井的井眼轴线形状都是由直线和圆弧组成。非常规二维定向井的井眼轴形状除了直线和圆弧以外，还有某种特殊曲线，例如悬链线，二三维定向井是指设计的井眼轨道在三组空间上变化，即既有井斜角的变化又有井斜方角的变化。三定向井又可分为纠偏三维定向井和绕障式的第二次造斜点，d代表多目标井的目标终点，所有这些点均称关节点。二维定向井的设计轨道一般是由四种井段组成：垂直井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段。不同类型的轨道，具有不同的特点。轨道类型虽然有四种，段式演变而来的，因此主要介绍三段式和五段式轨道的特点。(2)稳斜段长，有利于快速钻进，一般采用满眼钻具组(5)适用于单一油层的中深井、水平位移较大的(6)可用于深造斜点的井，在直井段快速钻五段式轨道“直一增一稳一降一稳”的特点：(4)需要下中间套管的井。定向井的井眼轨道设计是井眼轨迹控制的基础和依据。在讨论井眼轨迹控制之前，了解井眼轨道设计形状以及整个定向井设计过