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定向井基本知识及防碰知识

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定向井 轨迹 控制 节制 技术
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定向井基本概念定向(扭方位)的计算及施工定向(扭方位)施工注意事项定向井设计时注意的问题直井 :设计井眼轴线为一铅垂线,其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。定向井: 沿着预先设计的井眼轨道,按既定方向偏离井口垂线一定距离,钻达一定目标的井。定向井的基本概念普通定向井: 一个井场内仅有 1口最大井斜角小于 60° 的定向井。斜直井: 用斜直钻机或斜井架完成,自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。大斜度井: 最大井斜角在 60° ~80° 范围内的定向井水平井: 最大井斜角大于或等于 86° ,并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。长曲率半径: 6° /306° ~20° /30 中短曲率半径: 1° ~20° /301° ~10° /k=∝丛式井: 在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组,其中可含 1口直井。多底井(分支井) :一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。定向井井深 D W :转盘补心到井底的深度。测深D m: 某测点到转盘补心的井眼轴线实际长度。垂深D:井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。 井斜角 α i : 轴线切向方向与垂线的夹角。方位角 ψ : 正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影的夹角。井眼曲率 单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。井斜变化率 单位长度井段井斜角变化值。方位变化率 单位长度井段方位角变化值。井底闭合方位角 Ψh : 从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。井底水平位移 井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。斜段直井段斜井深水平位移1) 直井段 :设计井斜角为零度的井段。 2) 造斜点(D kop ) :开始定向造斜的位置称为造斜点。通常以该点的井深来表示。3) 造斜率(R b ) :造斜工具的造斜能力 ,即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。4) 造 (增 )斜段 :井斜角随井深增加的井段。 5) 稳斜段 :井斜角保持不变的井段。6) 降斜段 :井斜角随着井深的增加而减小的井段。 7) 目标点 :设计规定的、必须钻达的地层位置,通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。8) 靶区及靶区半径(rt) :包含目标点在内的一个区域称为靶区。在大斜度井和水平井中,靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。 9) 靶心距(st) :在 靶区平面上 ,实钻井眼轴线与目标点之间的距离 。井眼轨道水平投影 1) 工具弯角( θ b ) :在造斜钻具组合中 ,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。2) 工具面 :在造斜钻具组合中 ,由弯曲工具的两个轴线所决定的平面。 3) 反扭角( β r ) :在使用井下动力钻具进行定向造斜或扭方位时 ,动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角。反扭角总是使工具面逆时针转动。 4)高边: 定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面,称为 井底圆 ;井底圆上的最高点称为 高边 ;从井底圆心至高边之间的连线所指的方向称为 高边方向 ;从正北方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投影所转过的角度称为 高边方位角 。 5)工具面角( βt): 造斜工具下到井底以后,工具面所在的角度。高边工具面角 是以高边方向线为始边,顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度;磁工具面角 为以正北方向线为始边,顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度。一般井斜 ≥6 ° 就要读取高边工具面 ,为便于现场区分,高边工具面记作: R 或 L 斜前,打钻杆接箍印记,要与转盘 0° 对齐。下面用油漆做标记,以免与旧印记混淆转盘 0° 标记+90° - 90°用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记,每次换接头都要重新标记。接单根后,量取该标记与钻杆印记间的夹角,俗称“方”角。为便于找到方钻杆标记棱,在滚子方补心对应的位置用油漆作标记谨记:以下量上顺正逆负方钻杆需要转动的相对角度俗称“定”角。0°+90° - 90°± 180°转 角方钻杆标记棱转到的绝对角度(转盘刻度),俗称“转”角。定 +方 =转定向(扭方位)的计算公式 预定(目标)工具面: 定向扭方位前,一定要通过预算轨迹,首先得出一个预定要把螺杆摆到的工具面,称之为目标工具面,记作 φ预 。例如,某井设计方位 130° ,井斜 ,磁偏角- ( )。但根据直井段的井斜方位形成的位移影响,结合本区块的地层规律和控制经验,考虑定向后的超前(或滞后),定向到 135 ° 比较合适。这个定向的 φ预 = 135°再如,某井井斜 25 ° ,需要稳斜降方位,则 φ预 = L 90°注意:井斜 6 ° ,用重力工具面,尽量使用扭方位施工,按照井斜和方位情况确定工具面的左右偏角度。稳斜降方位稳斜增方位0 °全力增斜180 °全力降斜 工具面:经测量或校正后的实际螺杆弯曲位置,记作 φ工 反扭角:按照井深、井斜等因素,估计的螺杆反扭角,实际就是螺杆测量位置和实际工作位置的差值。反扭角可以根据后续的实际测量结果修正。 定 = φ预 - φ 工 + φ 反扭(钻具要相对扭转的角度) 转 = 定 + 方(方钻杆标记棱要扭到的绝对刻度)定向(扭方位)的计算公式举 例 例如:某次定向井深 800m,井斜1° ,方位 100° ,预定施工到 200 ° ,测得工具面 240 ° ,弯差角- 90 ° ,估计反扭角 20 ° ,则:定 = φ预 - φ 工 + φ 反扭=200- 330+ 20=- 110° 或 250 °注意:拉转转盘应正转,倒转只能采取开泵加压自然倒转的办法。举 例 例如:某次扭方位井深 1200m,井斜1 8° ,方位 100° ,需要增斜降方位,预定工具面 L 60 ° ,测得工具面 L 40 ° ,弯差角- 90 ° ,估计反扭角35 ° ,则:定 = φ预 - φ 工 + φ 反扭=35= - 75°反查工具面 如果第二根测得的工具面,与预定工具面相差甚远,首先复查胶片,确认有无把工具面读反。 然后上提钻具,钻杆印记对应的转盘刻度应该恰好等于 定 角,否则就是方角量反,或者钻具发生转动。定向施工举例Ø方Ø转1转盘刻度线钻杆(铤)刻度线方钻杆刻度线假设设计方位为 120度 , 预计取方位超前角 15度 。则 目标 =设计方位 +超前角=120+15=135度丈量 Ø转1 、 Ø方 均以下刻度为基准,顺时针为正,逆时针为负。图例 Ø转1 为正,假设为30度; Ø方 为负值,假设为 测工具面假设为 60度(磁工具面)则 定 = 目标 – 工 + 转1 +反扭 =135 0+20=125度转 = 定+方 =125 +( =50度(反扭角假设取 20度)(钻杆钢印与转盘0刻度重合则 Ø转1 为0)定向时注意问题 根据已钻井确定合适的超前角。 井斜小时工具面保证到位,避免井斜大时方位相差较多而扭方位,增加定向工作量。 根据井的深浅反扭角推荐取 10力工具面效果图扭方位施工举例Ø方Ø转1转盘刻度线钻杆(铤)刻度线方钻杆刻度线假设当前井斜为 30度,方位为120度,需要稳(微增)井斜、全力增方位丈量 Ø转1、 Ø方均以下刻度为基准,图例 Ø转1为负,假设为Ø方为负值,假设为 测工具面假设为左偏 60度则 定 = 目标 - 工 + 转1 =80-( +( =110度转 = 定 + 方 +反扭 =110+( +60 =130度(假定欲取反扭角为60度)(钻杆钢印与转盘0刻度重合则 Ø转1 为0)定向(扭方位)注意事项 井口印迹要清晰,测量夹角要注意判明方向。 要根据当前井斜方位和施工工具面,准确估计井底的井斜方位,保证造斜(扭方位)达到预期效果。使用单弯螺杆定向(扭方位)时,应注意入井前量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角,称为“弯差角 ”。弯差角的量取原则同样是“以下量上,顺正逆负 ”。计算实际工具面面的公式为:实际工具面 =所测工具面 差角应为 - 90° 。如某次测得工具面为 240 ° ,则实际工具面 =240 ° -(- 90 ° ) =330 ° 。如果测得工具面为 L 40 ° ,则 :实际工具面 =L 40 ° -(- 90 ° ) =R 50 ° 。定向(扭方位)注意事项扭方位时注意事项 扭方位时反扭角受井深、井眼轨迹(井斜)、钻铤数量、钻压等因素影响。 为减少扭方位的难度,一般要求在井斜小于 30度的情况下调整方位。 下钻时以下 2~3柱钻铤为佳,可以达到减少反扭的目的。 为保证工具面到位,可以在钻进 2~3米后复测工具面。扭方位时注意事项 扭方位拉工具面是拉一个范围,(例如右偏 30度与右偏 40度区别不大),所以第一个单根拉到这个范围就是成功。通过第一根单根可以反算出反扭。 产生反扭后可以通过上下活动钻具来保证工具面到位。丛式定向井井组整体设计注意问题 避免井组中各井眼轨迹在空间交叉。 井组中各井的水平位移应综合考虑,长短结合,相邻两井造斜点错开 50米。 井口间距不小于 6米。(提示:严格执行钻井工程设计。)定向井钻具组合的选择 遵循先繁后简、先大后小的原则。 第一增斜段要求下入较大尺寸的扶正器,以利下部井段钻具组合有较多的选择。 无论是双扶增斜、双扶稳斜钻具组合,第一扶正器尺寸足够才能达到较好的效果。 双扶稳斜时,无磁钻铤外径偏小可倒一根较粗钻铤,达到良好的稳斜稳方位效果。造斜点选择考虑因素 直井段已发生的轨迹偏移。 有利于防碰。 下部计划实施的增斜方式及其增斜率。 尽量利用钻头寿命。 造斜点应选择比较稳定、可钻性较好的地层。 垂深大、水平位移小的井,造斜点应深,以简化井身结构、加快钻速 。 垂深小、水平位移大的井,造斜点应浅,以减少定向施工的工作量;
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