第五章 井眼轨迹设计与控制（4）.ppt

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1、两测点间的测段为一直线，该直线的方向为上、下二测点处井眼方向的“平均方向”。 已知：1、1、2、2、L,平均角法：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,某定向井实钻测斜数据如下（起始井深0）：测点段长m井斜角o方位角o11000021000031003030410040605100501201.用平均角法进行轨迹计算；2.用坐标法绘出该井的实钻轨迹。,例题：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,解（12）段：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,解（23）段：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,解（34）段：,第三节 井

2、眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,解（45）段：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,平均角法（结果）：,第三节 井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,某定向井实钻测斜数据如下：测深m井斜角o方位角o11000.545220013533001.2304400810055001910066003310077004012088004012099003712010100037120111130381151.用平均角法进行轨迹计算；2.用坐标法绘出该井的实钻轨迹。,作业：6,第三节 井井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,讨论：,第三节 井井眼轨迹测量计算,

3、第六章 井眼轨迹设计与控制,1、平衡正切法2、曲率半径法校正平均角法,第三节 井井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,3、作业与有关概念,坐标作图法已知各测点N、E坐标可作水平投影图；已知各测点H、S坐标可作垂直剖面图；已知各测点H、V坐标可作垂直投影图。,H,H,V,S,第三节 井井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,第三节 井井眼轨迹测量计算,第六章 井眼轨迹设计与控制,第四节井眼轨迹控制,一、井眼弯曲的原因二、井斜控制三、方位控制方法,第六章 井眼轨迹设计与控制,按照轨迹不同，井可分为两大类：直井和定向井。对于直井不需要进行设计，但实践表明要保持井眼轴线的铅垂状态难度很大

4、。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,垂直层面方向可钻性高平行层面方向可钻性低倾斜：60平行于地层层面下滑； 45 60不稳定状态。,地层因素（1) 岩石的各向异性,一、井眼弯曲的原因分析措施。两大类：地质、钻具,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,（2)岩石软硬互层 由软地层硬地层硬地层支撑，软地层吃入钻进快，偏转力矩造成井斜。由硬地层软地层开始有下倾趋势，出硬地层时，岩石沿垂直于层面方向破碎。产生“台阶力”井斜方向：上倾,软地层,软地层,硬地层,硬地层,Fa,Fb,Fa,Fb,(a),(b),A,B,A,B,M,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制

5、,2.钻具原因钻柱弯曲引起的钻头侧向力基本原理：,P,钻柱弯曲,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,P,T,垂直井内下部钻柱弯曲对井斜的影响,钻压为零或在合适的小钻压下钻柱是直的。钻压增至钻压临界值钻柱发生弯曲。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,一次弯曲二次弯曲P1PPo P略大于P2（要求）,弯曲钻柱形状,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,Lubinski,T（切点）,产生弯曲的钻压临界值,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,钻头倾角,无因次量,结论： 钻压低于弯曲临界钻压可钻出直井。如现场采用的吊打措施。 增大钻柱外径、增大钻柱

6、刚度EI可减小钻头倾角，有利于防斜。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,斜井内下部钻柱弯曲对井斜的影响这是一般的情况，井眼的斜度是增是减或平衡，取决于钻头的受力情况。斜井内钻柱的受力分析,T,造斜力F1FiFf,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,切点以下,钻压,降斜力,F1Fd 时，平衡F1Fd 时， 井斜角增大F1Fd 时，井斜角减小。,钟摆力,结论:钻压愈大，钻具的造斜力愈大;井眼与钻具的间隙愈大，弯曲角大，钻具的造斜力愈大;井斜角愈小，钻具的造斜力愈大;切点愈低，钻具的造斜力愈大。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,井斜控制，就是要在提高井

7、身质量、保证准确钻达目标的前提下，提高钻进速度、降低钻井成本。定向井轨迹一般由四种井段组成：直、增、稳、降。不同的井段将使用不同的工具及控制方法。控制过程可分为三个阶段：打好直井。防斜和纠斜。把好定向造斜关。一般使用动力钻具造斜工具，井斜为810后，采用转盘钻的扶正器组合继续增斜为准。跟踪控制到靶点。保证中靶，快速钻进。尽可能使用转盘钻的扶正器组合来进行控制。,二、井斜控制,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,1满眼钻具组合控制井斜井斜原因钻头对井底的不对称切削；钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜；钻头上侧向力导致对井底的侧向切削。满眼钻具的设计就是针对以上问题提出的。YXY组合杨勋

8、尧提出,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,近扶：间隙12mm，直径大、长度大、刚度大防止钻头倾斜。二扶：保证钻头与二扶之间钻柱不弯曲。需要理论分析计算。三扶：安在二扶之上一根钻铤上。四扶：易斜地层可装。安在三扶之上一根钻铤上。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,YXY组合的二扶位置计算,力学模型：不考虑近扶的存在。图中， c+ q，二扶距离增大，c减小，但q；反之距离减小，c增大 ，但 q减小。因此存在一个最优的距离使最小。,C=(dh-ds)/2,m;E,KN/m2;J（轴惯性矩）,m4;qm,kN/m;（允许

9、的最大井斜角）。,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,满眼钻具的特点：刚度大、间隙小，防斜能力强。不能纠斜。,2、钟摆钻具组合（纠斜）最优距离,取决：钻铤尺寸（切点的高低）；钻压大小；井斜角、间隙。井斜角和间隙大会在下部产生新的切点。,增加降斜力的途径：增大钻柱(切点以下)刚度增大切点高度即增加钻铤重量,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,思考题：,1.分析井斜的因素，其实质是什么？2.影响井斜的地质因素有哪些?它们都与什么有关?3.下部钻柱弯曲如何影响井斜?其实质是什么?4.钻头侧向力的大小与那些因素有关?如何用钻头侧向力判断井斜?5.常有的控制井斜的钻具组合方式有那些?基本原理如何?6.控制井斜主要是控制什么?为什么?7.钟摆钻具控制井斜应该注意那些问题?8.刚性满眼钻具控制井斜的工作原理及设计原则是什么?,第四节 井眼轨迹控制,第六章 井眼轨迹设计与控制,