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定向井井斜与方位控制

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定向井 轨迹 控制 节制 技术
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定向井的井斜与方位控制1、 造斜方法 :转盘钻井造斜造斜工具:槽式变向器 。造斜原理:强行变向定向井的井斜与方位控制导斜面槽式变向器 ≤o+ 井下动力钻具造斜造斜工具 :钻头 +直螺杆 +弯接头 +钻铤钻头 +弯外壳 +钻铤原理 :钻具变形产生弹性力矩 , 使钻头产生侧向力定向井的井斜与方位控制弯接头一 、 定向井井斜控制控制方法: 使用工具造斜目的: 定向井造斜的方法和应注意的问题 。定向井的井斜与方位控制定向井的井斜与方位控制2、 影响造斜率的因素地层钻头受力与钻柱弯曲• 钻头侧向力• 机械钻速• 动力钻具长度定向井的井斜与方位控制钻头受力f( L, 1 , )— 刚度 螺杆钻具长度1—— 接头弯角—— 井斜角 1. 定向造斜段– 定向井: C– 水平井: 弯外壳螺杆 +C 2. 常规多稳定器钻具组合– 转盘钻增斜钻具组合– 转盘钻降斜钻具组合– 转盘钻 3. 导向钻具组合– 弯外壳螺杆 +滑动态– 转动态定向井的井斜与方位控制注意:•部钻柱力学如果考虑牙轮钻头钻进时可能出现的井眼右偏的趋势 ( 右手飘移 ) , 需将方位角提前一角度 , 叫超前角 。0定向井的井斜与方位控制方位控制: 1. 定向造斜段– 定向井: C– 水平井: 弯外壳螺杆 +C 2. 常规多稳定器钻具组合– 转盘钻增斜钻具组合– 转盘钻降斜钻具组合– 转盘钻 3. 导向钻具组合– 弯外壳螺杆 +滑动态– 转动态第五节 定向井的井斜与方位控制第五节 定向井的井斜与方位控制二、定向井的方位控制本节需要解决的问题:向井的方位控制造斜工具的安放方向目的 : 保证按设计方位造斜; 方位变化时进行扭方位 。定向井的井斜与方位控制二、定向井的方位控制( 一 )造斜工具装置角的计算1、 基本概念:井斜铅垂面 —井底井眼方向线所在的铅垂平面 。井底平面 —井底与井眼方向线垂直的平面。造斜工具面 —造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面 。定向井的井斜与方位控制水平面工具面井底平面井斜铅垂面井斜铅垂面 —井底井眼方向线所在的铅垂平面。造斜工具面 —造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。井底平面 井底与井眼方向线垂直的平面。装置角定义 :井斜铅垂面顺时针旋至造斜工具面所转过的角度 。井斜铅垂面与造斜工具面之间的夹角。斜工具面均与井底平面垂直、故可在井底平面上量度。在井底平面上,造斜工具装置角等于以井斜铅垂面与井底平面的交线(高边方向线)为始边,顺时针转到造斜工具面与井底平面的交线所转过的角度。置角的变化直接影响井眼井斜的变化 。在方位控制中是非常重要的,它决定了新眼是增斜,斜、降斜、增方位、稳方位还是减方位。例如同样的弯 接 头(钻具组合), 1w w=  1+ 造斜工具扭方位计算公式 )定向井的井斜与方位控制水平面井底平面Ns i ns i ns i ns i nc o ss i nc o sc o ss i ns i ns i nc o ss i ns i nc o sc o sc o tg)s i n (s i ns i ns i ns i nc o ss i 12122) 装置角对井斜的影响 :锁住转盘 , 扭方位井段是造斜工具面上的一段园弧 。(保持装置方位角不变, 斜面法扭方位 )定向井的井斜与方位控制水平面井斜铅垂面) 装置角对井斜的影响 :锁住转盘 , 扭方位井段是造斜工具面上的一段园弧 。定向井的井斜与方位控制21 O’Z’D’A、 井斜变化式: 2=f(1、 、 )1 定向井的井斜与方位控制已知: 1、 、 ,求 2为所钻井段的狗腿角 =KL为扭方位的初始装置角(锁住转盘、斜平面) c o ss i ns i nc o sc o sc o s 112 12讨论:= 0──> =1+)2= 1+ 增斜= 180─> =1- )2= 1-  降斜= 90 ─> =21(  小) 稳斜12) 装置角对方位的影响 :12定向井的井斜与方位控制(2) 装置角对方位的影响 :A、 方位变化式 := f(1、 、 )已知: 1、 、 ,求 )757(c i nc i n s i ns i   N 21 O’Z’D’定向井的井斜与方位控制B、 讨论:装置角变化的影响 : 一定时, 的值随 的变化而变化由可知,装置角绝对值相同,但符号不同,同样可达到相同的终了井斜角,但方位增量符号相反= 0 -- 18036021 O’Z’D’定向井的井斜与方位控制( 3) 、 变化对方位和井斜的影响规律=180=90=270=0增方位减方位增斜减斜定向井的井斜与方位控制3. 装置角计算 、 扭方位计算已知: 、 2、 , 求 的大小)767(s   )807()s i n (s i n s i ns i ns i nc o ss i    角恒等)式有定向井的井斜与方位控制公式讨论A、 同样的 1、 、 有两个不同的 值 , 但对应不同的终了井斜角B、 装置角的变化范围 :增方位 = 0 减方位= 1801‘90°扭方位 稳斜扭方位 全力扭方位已知 K、 1、 1、 , 计算 、 2、 L:算全角1s   算扭方位后井斜角算扭方位井段长度 c o sc o sc o s 12 特殊情况下扭方位计算 90°扭方位 稳斜扭方位 全力扭方位已知 K、 1、 1、 ) 计算 、 、 L:算全角  c o ss i nc o sc o s 1212 算装置角算扭方位井段长度s i ns i nc 特殊情况下扭方位计算 90°扭方位 稳斜扭方位 全力扭方位算全角  s 算扭方位后井斜角算扭方位井段长度)a r c c 1已知 K、 1、 1、 )计算 、 、 2 、 L:算装置角 c o s/c o sc o s 12 定向井的井斜与方位控制井斜变化对扭方位的影响规律 :对于给定的 、 1的增加急剧下降原理 :最大方位角计算式与装置角为 90度时方位变化的比较1901m a xs r c s 定向井的井斜与方位控制=1定向井的井斜与方位控制(3) 结论① 要改变方位最好在小井斜 ( 1) 时进行 、 相同的 在小井斜时仅需一小段 , 在大斜度段要钻很长的井段 。② 小井斜时 , 井眼方位不稳定 , 而井斜达到某一角度时 , 方位趋于稳定 。定向井的井斜与方位控制三 、 井底动力钻具反扭矩对装置角 的影响反扭角 的扭转角 。 S W1  1定向井的井斜与方位控制1、 影响扳扭角 (x): 距钻头 是钻具反扭 (x)= 摩擦力矩 。G、 分别为钻柱的剪切弹性模量和截面极惯性矩)(32 4 定向井的井斜与方位控制分析上式可知(1) n  ( Q、 P、 要保证 不变 , 应保持 (2) n  L,, 与钻柱尺寸有关(3) 摩擦力矩  n  ( 与井眼形状 、 井斜角 、 摩擦系数等有关 )定向井的井斜与方位控制(4)  = 0扭角小于正常值180扭角大于正常值90、 270度 对反扭角影响最大0、 180度 对反扭角影响最小由上分析可知 , 准确计算 n 非常困难 , 但工程上又需要 , 采取种种方法 , 来确定反扭角 n。
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