《02 定向井井眼轨迹设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《02 定向井井眼轨迹设计（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节第二节定向井井眼轨迹设计定向井井眼轨迹设计l l定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻进的井；轴线形状进行钻进的井；轴线形状进行钻进的井；轴线形状进行钻进的井；l l定向井是相对于直井而言，而且是以设计的井定向井是相对于直井而言，而且是以设计的井定向井是相对于直井而言，而且是以设计的井定向井是相对于直井而言，而且是以设计的井眼轴线形状为根据；眼轴线形状为根据；眼轴线形状为根据；眼轴线形状为根据；l l直井的井斜角为零度，没有井斜方位角；直井的井斜角为零度
2、，没有井斜方位角；直井的井斜角为零度，没有井斜方位角；直井的井斜角为零度，没有井斜方位角；l l尽管实钻的直井都有一定的井斜角，有的井斜尽管实钻的直井都有一定的井斜角，有的井斜尽管实钻的直井都有一定的井斜角，有的井斜尽管实钻的直井都有一定的井斜角，有的井斜角甚至很大，但仍然属于直井角甚至很大，但仍然属于直井角甚至很大，但仍然属于直井角甚至很大，但仍然属于直井. .一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念井眼曲线的表示方法井眼曲线的表示方法：1.1.1.1.三维坐标图示法三维坐标图示法三维坐标图示法三维坐标图示法2.2.2.2.投影图法投影图法投影图法投影图法( ( ( (适于二维设计适于二维设
3、计适于二维设计适于二维设计) ) ) )垂直投影图与水平投影图垂直投影图与水平投影图垂直投影图与水平投影图垂直投影图与水平投影图NOO3.3.3.3.柱面图法柱面图法柱面图法柱面图法垂直剖面（井斜平面）与水垂直剖面（井斜平面）与水垂直剖面（井斜平面）与水垂直剖面（井斜平面）与水平平面平平面平平面平平面：实钻井眼是一条空间曲线，实钻井眼是一条空间曲线，实钻井眼是一条空间曲线，实钻井眼是一条空间曲线，设想经过这条曲线上的每一个点作一条设想经过这条曲线上的每一个点作一条设想经过这条曲线上的每一个点作一条设想经过这条曲线上的每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线构成一个曲面。铅垂线，所有这些铅垂线构成一
4、个曲面。铅垂线，所有这些铅垂线构成一个曲面。铅垂线，所有这些铅垂线构成一个曲面。曲面与水平面的交线即为该井的水平投曲面与水平面的交线即为该井的水平投曲面与水平面的交线即为该井的水平投曲面与水平面的交线即为该井的水平投影图。将曲面展开即为影图。将曲面展开即为影图。将曲面展开即为影图。将曲面展开即为垂直剖面图垂直剖面图垂直剖面图垂直剖面图一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念垂直剖面上垂直剖面上： 每一点的井深与空每一点的井深与空每一点的井深与空每一点的井深与空间井眼的井深一样间井眼的井深一样间井眼的井深一样间井眼的井深一样, , , ,每每每每一点的井斜角与与空间一点的井斜角与与空间一点的井斜
5、角与与空间一点的井斜角与与空间井眼对应的井斜角一致。井眼对应的井斜角一致。井眼对应的井斜角一致。井眼对应的井斜角一致。（不是直接投影）（不是直接投影）（不是直接投影）（不是直接投影）OBAABLBLA一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念水平面上：水平面上： 为空间井眼的水平投影为空间井眼的水平投影为空间井眼的水平投影为空间井眼的水平投影ANEBABOS一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念一、定向井的基本要素一、定向井的基本要素NOO测点测点测点测点测量仪器所在的点测量仪器所在的点测量仪器所在的点测量仪器所在的点测段测段测段测段相邻两测点的井段相邻两测点的井段相邻两测点的井段相邻两测点的
6、井段测深测深测深测深井口至测点处的井眼井口至测点处的井眼井口至测点处的井眼井口至测点处的井眼实长，也称为该点的斜深，或井实长，也称为该点的斜深，或井实长，也称为该点的斜深，或井实长，也称为该点的斜深，或井深，米深，米深，米深，米,L.,L.,L.,L.井斜角井斜角井斜角井斜角测点处井眼方向线测点处井眼方向线测点处井眼方向线测点处井眼方向线（切线，指前）与重力线间的夹（切线，指前）与重力线间的夹（切线，指前）与重力线间的夹（切线，指前）与重力线间的夹角，度角，度角，度角，度,.,.,.,.一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念1 1、定向井的基本要素、定向井的基本要素NOO方位角方位角方位角方
7、位角 测点处正北测点处正北测点处正北测点处正北方向（按顺时针旋转）至井方向（按顺时针旋转）至井方向（按顺时针旋转）至井方向（按顺时针旋转）至井眼方向线在水平面上的投影眼方向线在水平面上的投影眼方向线在水平面上的投影眼方向线在水平面上的投影线间的夹角，度线间的夹角，度线间的夹角，度线间的夹角，度. . . .方位变化率方位变化率方位变化率方位变化率 方位角对方位角对方位角对方位角对井深的变化率，度井深的变化率，度井深的变化率，度井深的变化率，度/30/30/30/30米米米米. . . .一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念1 1、定向井的基本要素、定向井的基本要素NOO井斜变化率井斜变化率
8、井斜变化率井斜变化率 井斜角井斜角井斜角井斜角对井深的变化率对井深的变化率对井深的变化率对井深的变化率, , , ,度度度度/30/30/30/30米米米米. . . .垂深垂深垂深垂深 测点的垂直深测点的垂直深测点的垂直深测点的垂直深度，米度，米度，米度，米. . . .一、定向井的基本概念一、定向井的基本概念NNE EAAB BOON N N N坐标、坐标、坐标、坐标、E E E E坐标和坐标和坐标和坐标和H H H H坐标坐标坐标坐标 测测测测点在以井口为原点的点在以井口为原点的点在以井口为原点的点在以井口为原点的NEHONEHONEHONEHO三维坐三维坐三维坐三维坐标系里的北（标系里
9、的北（标系里的北（标系里的北（N N N N）、）、）、）、东（东（东（东（E E E E）、）、）、）、垂垂垂垂深（深（深（深（H H H H）三个坐标分量，米。三个坐标分量，米。三个坐标分量，米。三个坐标分量，米。水平位移水平位移水平位移水平位移测点至井口所测点至井口所测点至井口所测点至井口所 在的铅垂线的距离，也称该点在的铅垂线的距离，也称该点在的铅垂线的距离，也称该点在的铅垂线的距离，也称该点的闭合距，米的闭合距，米的闭合距，米的闭合距，米. . . .视视视视 平平平平 移移移移测点水平位移在测点水平位移在测点水平位移在测点水平位移在设计方位线上的投影，米设计方位线上的投影，米设计方
10、位线上的投影，米设计方位线上的投影，米. . . .视平移与水平位移越接近，则该视平移与水平位移越接近，则该视平移与水平位移越接近，则该视平移与水平位移越接近，则该井井眼方位控制得越好。井井眼方位控制得越好。井井眼方位控制得越好。井井眼方位控制得越好。二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：井眼的曲率井眼的曲率井眼的曲率井眼的曲率K K K K：井眼切线的倾角井眼切线的倾角井眼切线的倾角井眼切线的倾角 对于井深的变化率对于井深的变化率对于井深的变化率对于井深的变化率K K表示曲线偏离直线的程度表示曲线偏离直线的程度。NOr1r2L对方位不变的情况
11、对方位不变的情况对方位不变的情况对方位不变的情况垂直平面上某井段的曲率垂直平面上某井段的曲率垂直平面上某井段的曲率垂直平面上某井段的曲率OBAlR即只有井斜沿轴线的即只有井斜沿轴线的即只有井斜沿轴线的即只有井斜沿轴线的变化。也叫井斜变化变化。也叫井斜变化变化。也叫井斜变化变化。也叫井斜变化率。率。率。率。AB二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法1.1.1.1.定义定义定义定义水平投影上的方位变化水平投影上的方位变化水平投影上的方位变化水平投影上的方位变化( ( ( (叫水平投影曲率）叫水平投影曲率）叫水平投影曲率）叫水平投影曲率） 不不不不等等等等于于于于该该该该段段段段井井井井眼
12、眼眼眼的的的的实实实实际际际际方方方方位位位位变变变变化化化化率率率率，因因因因该该该该段段段段的的的的水水水水平平平平投投投投影影影影长长长长度度度度一一一一般般般般不不不不等等等等于于于于空空空空间间间间实实实实际际际际长长长长度度度度。（K K K K 为为为为空空空空间间间间实实实实际际际际井井井井眼眼眼眼的方位变化率）的方位变化率）的方位变化率）的方位变化率）NOlS二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法2. 2. 2. 2. 空间曲线法求井眼曲率空间曲线法求井眼曲率空间曲线法求井眼曲率空间曲线法求井眼曲率依据：依据：依据：依据：根根根根据据据据微微微微分分分分几几几几何何
13、何何原原原原理理理理，一一一一条条条条空空空空间间间间曲曲曲曲线的曲率线的曲率线的曲率线的曲率K K K K有公式有公式有公式有公式dHdEdNL二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法具体方法：具体方法：具体方法：具体方法：在井轴上取一微段在井轴上取一微段在井轴上取一微段在井轴上取一微段dldldldl（因是微段，弦因是微段，弦因是微段，弦因是微段，弦代替了弧曲线）由左图可知代替了弧曲线）由左图可知代替了弧曲线）由左图可知代替了弧曲线）由左图可知NAABA+d dSEABHNEHAdHOdlAdSAA+ddNdESAC将上三式再次求导并
14、带入曲率公式化简整理得将上三式再次求导并带入曲率公式化简整理得将上三式再次求导并带入曲率公式化简整理得将上三式再次求导并带入曲率公式化简整理得以以以以代替代替代替代替 ，( ( 1 1、 2 2) ) ) )分别为上下测点井斜角分别为上下测点井斜角分别为上下测点井斜角分别为上下测点井斜角对一个测段来说对一个测段来说对一个测段来说对一个测段来说可得井眼曲率可得井眼曲率可得井眼曲率可得井眼曲率二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法二、二、井眼曲率及其计算方法井眼曲率及其计算方法3.3.3.3.鲁宾斯基导出的狗腿严重度公式鲁宾斯基导出的狗腿严重度公式鲁宾斯基导出的狗腿严重度公式鲁宾斯基导出
15、的狗腿严重度公式 假设测段是平面曲线假设测段是平面曲线假设测段是平面曲线假设测段是平面曲线. . . .公式的表达形式为直接求测段的狗腿角公式的表达形式为直接求测段的狗腿角公式的表达形式为直接求测段的狗腿角公式的表达形式为直接求测段的狗腿角。狗腿严重度公式：狗腿严重度公式：求出狗腿严重度求出狗腿严重度。用上式可先求出狗腿角用上式可先求出狗腿角 ，再用，再用注意：注意：狗腿严重度狗腿严重度、井眼曲率、全角变化率都是相同的意义、井眼曲率、全角变化率都是相同的意义三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 基本概念基本概念基本概念基本概念井身剖面设计原则井身剖面设计原则井身剖面设计原则井身剖面设计
16、原则造斜点造斜点造斜点造斜点井眼曲率井眼曲率井眼曲率井眼曲率最大井斜角最大井斜角最大井斜角最大井斜角剖面类型剖面类型剖面类型剖面类型设计方法设计方法设计方法设计方法主要内容：主要内容： 目的：目的：选择满足要求的井身剖面类型选择满足要求的井身剖面类型选择满足要求的井身剖面类型选择满足要求的井身剖面类型设计剖面结构参数设计剖面结构参数设计剖面结构参数设计剖面结构参数井身剖面井身剖面井身剖面井身剖面： 所钻井眼达到目标点的井眼所钻井眼达到目标点的井眼所钻井眼达到目标点的井眼所钻井眼达到目标点的井眼路径或轨迹。路径或轨迹。路径或轨迹。路径或轨迹。 井身剖面是由各种不同类井身剖面是由各种不同类井身剖面
17、是由各种不同类井身剖面是由各种不同类型的单一形状组成的型的单一形状组成的型的单一形状组成的型的单一形状组成的。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 （一）名词解释（一）名词解释OABCDE直井段直井段直井段直井段: : : :井斜为井斜为井斜为井斜为0 0 0 0造斜点造斜点造斜点造斜点：开始增加井斜的位置开始增加井斜的位置开始增加井斜的位置开始增加井斜的位置工具造斜率工具造斜率工具造斜率工具造斜率：造斜工具在单位长度造斜工具在单位长度造斜工具在单位长度造斜工具在单位长度井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值增斜率增斜率增斜率增斜率：单位长度井眼增加的
18、单位长度井眼增加的单位长度井眼增加的单位长度井眼增加的井斜值井斜值井斜值井斜值降斜率降斜率降斜率降斜率：单位长度井眼降低的单位长度井眼降低的单位长度井眼降低的单位长度井眼降低的井斜值井斜值井斜值井斜值三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 （一）名词解释（一）名词解释OABCDE造斜段（增斜段）：造斜段（增斜段）：造斜段（增斜段）：造斜段（增斜段）：增加井斜的井段增加井斜的井段增加井斜的井段增加井斜的井段降斜段降斜段降斜段降斜段：降低井斜的井段降低井斜的井段降低井斜的井段降低井斜的井段稳斜段稳斜段稳斜段稳斜段：控制井斜不变的井段控制井斜不变的井段控制井斜不变的井段控制井斜不变的井段靶点靶
19、点靶点靶点：设计规定的，必须钻达的地设计规定的，必须钻达的地设计规定的，必须钻达的地设计规定的，必须钻达的地层位置，也称目标点层位置，也称目标点层位置，也称目标点层位置，也称目标点三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（二）定向井井身剖面设计的原则（二）定向井井身剖面设计的原则（二）定向井井身剖面设计的原则（二）定向井井身剖面设计的原则1 1 1 1、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进
20、行合理设计根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计例如：例如：例如：例如：裂缝性油藏：裂缝性油藏：裂缝性油藏：裂缝性油藏：横穿裂缝横穿裂缝横穿裂缝横穿裂缝薄油层：薄油层：薄油层：薄油层：大斜度或水平井大斜度或水平井大斜度或水平井大斜度或水平井低渗块状油层：低渗块状油层：低渗块状油层：低渗块状油层：多底井多底井多底井多底井 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计1 1 1 1、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的、保证实现钻定向井的目的救救救救援援援援：目目目目标标标标层层层层位位位位、靶靶靶靶区区区区半半半半径径径径、简简简简单单单单（快速、
21、经济）（快速、经济）（快速、经济）（快速、经济）l l新新新新疆疆疆疆柯柯柯柯3 3 3 3井井井井，井井井井喷喷喷喷失失失失控控控控着着着着火火火火，几几几几年年年年后后后后请请请请美国人来钻定向救援井。美国人来钻定向救援井。美国人来钻定向救援井。美国人来钻定向救援井。l l我国自行设计、施工的数口成功的定我国自行设计、施工的数口成功的定我国自行设计、施工的数口成功的定我国自行设计、施工的数口成功的定向救援井：濮向救援井：濮向救援井：濮向救援井：濮2 2 2 2151151151151井（中原油田）、井（中原油田）、井（中原油田）、井（中原油田）、永永永永59595959井（胜利）、南井（胜
22、利）、南井（胜利）、南井（胜利）、南2 2 2 21 1 1 1井（青海）。井（青海）。井（青海）。井（青海）。均成功地制服了井喷失控事故。均成功地制服了井喷失控事故。均成功地制服了井喷失控事故。均成功地制服了井喷失控事故。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计落鱼侧钻：落鱼侧钻：落鱼侧钻：落鱼侧钻：避开落鱼、一定水平位移避开落鱼、一定水平位移避开落鱼、一定水平位移避开落鱼、一定水平位移整块油藏：整块油藏：整块油藏：整块油藏：按开发井网布置要求按开发井网布置要求按开发井网布置要求按开发井网布置要求 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计2 2、考虑地面条件限制、考虑地面条件限制地
23、地面面条条件件是是确确定定定定向向井井井井位位和和丛丛式式井井平平台台位位置置的的重重要要依依据据，还还需需考考虑虑交交通通、采采油、油气集输等方面的需要。油、油气集输等方面的需要。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计3 3、正确选择造斜点、井眼曲率、和最大、正确选择造斜点、井眼曲率、和最大井斜角井斜角原则原则：上上述述参参数数的的选选择择应应有有利利于于采采油油、修修井井作业和钻井施工。作业和钻井施工。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计造斜点的选择造斜点的选择原则原则：选在比较稳定、均匀的地层选在比较稳定、均匀的地层选在比较稳定、均匀的地层选在比较稳定、均匀的地层尽量在
24、软尽量在软尽量在软尽量在软中硬地层造斜，并考虑钻中硬地层造斜，并考虑钻中硬地层造斜，并考虑钻中硬地层造斜，并考虑钻头类型头类型头类型头类型尽量在方位漂移不大的地层造斜尽量在方位漂移不大的地层造斜尽量在方位漂移不大的地层造斜尽量在方位漂移不大的地层造斜应考虑垂深、水平位移、与最大井斜的要求应考虑垂深、水平位移、与最大井斜的要求应考虑垂深、水平位移、与最大井斜的要求应考虑垂深、水平位移、与最大井斜的要求，造斜点高则水平位移大、井斜小，低则相反。造斜点高则水平位移大、井斜小，低则相反。造斜点高则水平位移大、井斜小，低则相反。造斜点高则水平位移大、井斜小，低则相反。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井
25、身剖面设计最大井斜角：最大井斜角：154545o o测测井井、完完井井施施工工难难度度大大、扭扭方方位位困困难、扭矩大、井壁不稳难、扭矩大、井壁不稳一般一般1515o o4545o o。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 井眼曲率井眼曲率井眼曲率井眼曲率l井眼曲率变化的影响井眼曲率变化的影响井眼曲率变化的影响井眼曲率变化的影响： 过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量 过大：造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它过大：造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它过大：造成钻具偏磨、摩
26、阻过大、键槽、其它过大：造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。l控制原则控制原则控制原则控制原则： 定向井中应控制其最大值定向井中应控制其最大值定向井中应控制其最大值定向井中应控制其最大值 5 5 5 5o o o o-12-12-12-12o o o o/100m/100m/100m/100m，最大最大最大最大不超过不超过不超过不超过16161616o o o o/100m/100m/100m/100m。 三、定向
27、井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计考虑因素考虑因素考虑因素考虑因素：a a a a 保证井下动力钻具顺利通过的井眼曲率保证井下动力钻具顺利通过的井眼曲率保证井下动力钻具顺利通过的井眼曲率保证井下动力钻具顺利通过的井眼曲率（动力钻具刚度较大不允许弯曲而保持直线状态）（动力钻具刚度较大不允许弯曲而保持直线状态）（动力钻具刚度较大不允许弯曲而保持直线状态）（动力钻具刚度较大不允许弯曲而保持直线状态）通过简单的几何分析，并作通过简单的几何分析，并作通过简单的几何分析，并作通过简单的几何分析，并作一些近似处理有曲率半径一些近似处理有曲率半径一些近似处理有曲率半径一些近似处理有曲率半径设计时需设计时需设
28、计时需设计时需：三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计b b、套管允许弯曲应力对井眼曲率的限制套管允许弯曲应力对井眼曲率的限制 套套套套管管管管尺尺尺尺寸寸寸寸较较较较大大大大，弯弯弯弯曲曲曲曲后后后后最最最最容容容容易易易易出出出出现现现现的的的的破破破破坏坏坏坏是是是是丝丝丝丝扣扣扣扣滑滑滑滑脱脱脱脱或或或或破坏，通过数学力学分析并考虑丝扣处应力集中得到下式破坏，通过数学力学分析并考虑丝扣处应力集中得到下式破坏，通过数学力学分析并考虑丝扣处应力集中得到下式破坏，通过数学力学分析并考虑丝扣处应力集中得到下式: : : :三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计4 4、剖面设计应有利
29、于安全、快速钻进，、剖面设计应有利于安全、快速钻进，降低钻井成本降低钻井成本l l 在在在在满满满满足足足足钻钻钻钻井井井井目目目目的的的的前前前前提提提提下下下下，尽尽尽尽量量量量选选选选用用用用比比比比较较较较简简简简单单单单的的的的剖剖剖剖面面面面类型类型类型类型；l l 尽量利用地层自然造斜规律；尽量利用地层自然造斜规律；尽量利用地层自然造斜规律；尽量利用地层自然造斜规律；l l 尽量利用拥有的造斜工具造斜能力；尽量利用拥有的造斜工具造斜能力；尽量利用拥有的造斜工具造斜能力；尽量利用拥有的造斜工具造斜能力；l l 尽量使井身轨迹短，尽量使井身轨迹短，尽量使井身轨迹短，尽量使井身轨迹短，
30、尽可能保持较长的直井段尽可能保持较长的直井段尽可能保持较长的直井段尽可能保持较长的直井段。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（三）井身剖面类型的选择（三）井身剖面类型的选择（1 1 1 1）常规二维剖面）常规二维剖面）常规二维剖面）常规二维剖面二二二二维维维维定定定定向向向向井井井井剖剖剖剖面面面面指指指指设设设设计计计计井井井井眼眼眼眼轴轴轴轴线线线线仅仅仅仅在在在在设设设设计计计计方方方方位位位位线线线线所所所所在在在在铅铅铅铅垂垂垂垂平面上变化的定向井剖面平面上变化的定向井剖面平面上变化的定向井剖面平面上变化的定向井剖面。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计特点特点：造
31、斜点较浅造斜点较浅造斜点较浅造斜点较浅（可减少最大井斜角）（可减少最大井斜角）（可减少最大井斜角）（可减少最大井斜角）使用范围使用范围使用范围使用范围：靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。 因因因因造造造造斜斜斜斜段段段段完完完完成成成成后后后后井井井井斜斜斜斜角角角角和和和和方方方方位位位位角角角角变变变变化化化化不不不不大大大大，轨轨轨轨迹迹迹迹控控控控制制制制容容容容易易易易，一一一一般般般般井井井井斜斜斜斜角为角为角为角为15151515o o o o-55-55-55-55o o o o。OA
32、B 直、增、稳三段制剖面直、增、稳三段制剖面直、增、稳三段制剖面直、增、稳三段制剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计应用范围：应用范围：应用范围：应用范围： 常常常常用用用用于于于于靶靶靶靶点点点点较较较较深深深深，水水水水平平平平位位位位移移移移较小的定向井、多目标井等。较小的定向井、多目标井等。较小的定向井、多目标井等。较小的定向井、多目标井等。特点特点特点特点： 难难难难度度度度较较较较三三三三段段段段制制制制剖剖剖剖面面面面大大大大，主主主主要要要要原原原原因因因因是是是是有有
33、有有降降降降斜斜斜斜段段段段。降降降降斜斜斜斜段段段段会会会会增增增增大大大大扭扭扭扭矩矩矩矩、摩摩摩摩阻阻阻阻（如如如如小小小小水水水水平平平平位位位位移移移移深深深深定定定定向向向向井井井井采采采采用用用用三三三三段段段段制制制制剖剖剖剖面面面面轨轨轨轨迹迹迹迹难难难难控控控控制制制制）。OABCD 直、增、稳、降、稳直、增、稳、降、稳直、增、稳、降、稳直、增、稳、降、稳五段制剖面五段制剖面五段制剖面五段制剖面三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（2 2）特殊二维剖面）特殊二维剖面多增降率剖面多增降率剖面多增降率剖面多增降率剖面缓降稳剖面缓降稳剖面缓降稳剖面缓降稳剖面解决大段稳斜稳
34、不住而提出解决大段稳斜稳不住而提出解决大段稳斜稳不住而提出解决大段稳斜稳不住而提出双增稳剖面双增稳剖面双增稳剖面双增稳剖面为为为为了了了了减减减减少少少少摩摩摩摩阻阻阻阻和和和和解解解解决决决决大大大大段段段段稳稳稳稳斜稳不住而提出斜稳不住而提出斜稳不住而提出斜稳不住而提出 悬线剖面悬线剖面悬线剖面悬线剖面 抛物线剖面抛物线剖面抛物线剖面抛物线剖面O三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（3 3 3 3）三维定向井剖面）三维定向井剖面）三维定向井剖面）三维定向井剖面 三三三三维维维维定定定定向向向向井井井井剖剖剖剖面面面面指指指指在在在在设设设设计计计计的的的的井井井井身身身身剖剖剖剖面
35、面面面上上上上既既既既有有有有井井井井斜斜斜斜角角角角的的的的变变变变化化化化又又又又有方位角的变化。有方位角的变化。有方位角的变化。有方位角的变化。 常常常常用用用用于于于于在在在在地地地地面面面面井井井井口口口口位位位位置置置置与与与与设设设设计计计计目目目目标标标标点点点点之之之之间间间间的的的的铅铅铅铅垂垂垂垂平平平平面面面面内内内内，存存存存在在在在井井井井眼眼眼眼难难难难以以以以通通通通过过过过的的的的障障障障碍碍碍碍物物物物（如如如如：已已已已钻钻钻钻的的的的井井井井眼眼眼眼、盐盐盐盐丘丘丘丘等等等等），设设设设计计计计井井井井需要绕过障碍钻达目标点。需要绕过障碍钻达目标点。需要
36、绕过障碍钻达目标点。需要绕过障碍钻达目标点。三维绕障设计三维绕障设计三维绕障设计三维绕障设计纠偏三维设计纠偏三维设计纠偏三维设计纠偏三维设计O三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（四）定向井井身剖面的设计方法（四）定向井井身剖面的设计方法1 1 1 1、内容和步骤、内容和步骤、内容和步骤、内容和步骤（1 1 1 1）掌握原始资料：）掌握原始资料：）掌握原始资料：）掌握原始资料：地地地地质质质质要要要要求求求求，地地地地面面面面限限限限制制制制、地地地地质质质质剖剖剖剖面面面面、地地地地层层层层造造造造斜斜斜斜规规规规律律律律、工工工工具具具具能能能能力力力力，钻钻钻钻井井井井技技技技术
37、术术术、故故故故障障障障提提提提示示示示、井井井井口口口口及及及及井井井井底坐标；底坐标；底坐标；底坐标；三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计（2 2 2 2）确定剖面类型；）确定剖面类型；）确定剖面类型；）确定剖面类型；（3 3 3 3）确定造斜点、造斜率；）确定造斜点、造斜率；）确定造斜点、造斜率；）确定造斜点、造斜率；（4 4 4 4）计算最大井斜角；）计算最大井斜角；）计算最大井斜角；）计算最大井斜角；（5 5 5 5）计计计计算算算算剖剖剖剖面面面面上上上上各各各各井井井井段段段段井井井井斜斜斜斜角角角角、方方方方位位位位角角角角、垂垂垂垂深深深深、水平位移、段长；水平位移、
38、段长；水平位移、段长；水平位移、段长；（6 6 6 6）校核曲率）校核曲率）校核曲率）校核曲率, , , ,并作图并作图并作图并作图( ( ( (标注控制圆柱标注控制圆柱标注控制圆柱标注控制圆柱-误差范围误差范围误差范围误差范围) ) ) )。关键步骤为关键步骤为关键步骤为关键步骤为2 2 2 2与与与与3 3 3 3、4 4 4 4步步步步。设设设设计计计计方方方方法法法法有有有有：查查查查图图图图法法法法、作作作作图图图图法法法法、解解解解析析析析法法法法。国国国国内内内内目目目目前前前前均均均均用用用用解解解解析法。析法。析法。析法。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计2 2、五
39、段制（、五段制（S S型）剖面设计推导型）剖面设计推导已知：已知：已知：已知：造斜点井深造斜点井深造斜点井深造斜点井深总垂深、总水平位移总垂深、总水平位移总垂深、总水平位移总垂深、总水平位移增斜率、降斜率增斜率、降斜率增斜率、降斜率增斜率、降斜率降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量。求：求：求：求：各段垂深、水平位移、段长、井斜、方位。各段垂深、水平位移、段长、井斜、方位。各段垂深、水平位移、段长、井斜、方位。各段垂深、水平位移、段长、井斜、方位。ABCDOABC
40、D三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计(6)(6)(6)(6)测各段的参数测各段的参数测各段的参数测各段的参数OABCD2.12.1 作图法原理作图法原理（对垂直投影）（对垂直投影）（对垂直投影）（对垂直投影）(1) (1) (1) (1) 定造斜点。作平行线，按井斜定造斜点。作平行线，按井斜定造斜点。作平行线，按井斜定造斜点。作平行线，按井斜 半径画园，作造斜段。半径画园，作造斜段。半径画园，作造斜段。半径画园，作造斜段。(2)(2)(2)(2)定井底。定进油层段，定最下定井底。定进油层段，定最下定井底。定进油层段，定最下定井底。定进油层段，定最下一个稳斜点。一个稳斜点。一个稳斜点。
41、一个稳斜点。(3)(3)(3)(3)按减斜半径画园，作减斜段。按减斜半径画园，作减斜段。按减斜半径画园，作减斜段。按减斜半径画园，作减斜段。(4)(4)(4)(4)画两园的切线，作稳斜段。画两园的切线，作稳斜段。画两园的切线，作稳斜段。画两园的切线，作稳斜段。(5)(5)(5)(5)测最大造斜角测最大造斜角测最大造斜角测最大造斜角三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计2.22.22.22.2解析法解析法解析法解析法关键点：关键点：关键点：关键点：f f f f点的建立点的建立点的建立点的建立S S S S0 0 0 0=S=S=S=St t t t-S-S-S-Se e e e+R+R+
42、R+R2 2 2 2(1-cos (1-cos (1-cos (1-cos e e) )OabcdfmmKjO2SoHvH0Lhe三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计St三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计OabcdfmmKjO2SoHvH0LheSe讨论讨论：当当当当 时，表示剖面有稳斜段存在。时，表示剖面有稳斜段存在。时，表示剖面有稳斜段存在。时，表示剖面有稳斜段存在。 当当当当 时，说明这种剖面是不存在的，时，说明这种剖面是不存在的，时，说明这种剖面是不存在的，时，说明这种剖面是不存在的，就是用作图法也作不出来。这时应该修改设计条件，或改就是用作图法也作不出来。这时应该修
43、改设计条件，或改就是用作图法也作不出来。这时应该修改设计条件，或改就是用作图法也作不出来。这时应该修改设计条件，或改变增斜率和降斜率，或调整目标点坐标，或改变造斜点深变增斜率和降斜率，或调整目标点坐标，或改变造斜点深变增斜率和降斜率，或调整目标点坐标，或改变造斜点深变增斜率和降斜率，或调整目标点坐标，或改变造斜点深度。总之，不能出现的情况。度。总之，不能出现的情况。度。总之，不能出现的情况。度。总之，不能出现的情况。 当当当当 时，说明该剖面没有稳斜段。时，说明该剖面没有稳斜段。时，说明该剖面没有稳斜段。时，说明该剖面没有稳斜段。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面
44、设计三、定向井井身剖面设计对于没有稳斜段的剖面，即对于没有稳斜段的剖面，即对于没有稳斜段的剖面，即对于没有稳斜段的剖面，即 时，时，时，时，公式可以大大简化，可选择下述四公式中的任一个。公式可以大大简化，可选择下述四公式中的任一个。公式可以大大简化，可选择下述四公式中的任一个。公式可以大大简化，可选择下述四公式中的任一个。 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计计算出最大井斜角以后，就可以进行井身计算，井身计算计算出最大井斜角以后，就可以进行井身计算，井身计算计算出最大井斜角以后，就可以进行井身计算，井身计算计算出最大井斜角以后，就可以进行井身计算，井身计算的内容是算出各段的垂深增量（垂
45、增）、水平位移增量的内容是算出各段的垂深增量（垂增）、水平位移增量的内容是算出各段的垂深增量（垂增）、水平位移增量的内容是算出各段的垂深增量（垂增）、水平位移增量（平增）和段长。（平增）和段长。（平增）和段长。（平增）和段长。增斜段：增斜段：增斜段：增斜段： 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计第一稳斜段：第一稳斜段：第一稳斜段：第一稳斜段： 降斜段：降斜段：降斜段：降斜段： 三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计第二稳斜段：第二稳斜段：第二稳斜段：第二稳斜段： 总井深：总井深：总井深：总井深： 作方位图作方位图NE三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 如如果果考考虑虑牙
46、牙轮轮钻钻头头钻钻进进时时可可能能出出现现的的井井眼眼右右偏偏的的趋趋势势（右右手手飘飘移移），需需将将方方位位角角提提前一角度前一角度 ，叫超前角。，叫超前角。NE0三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计 （四）定向井井身剖面的设计方法（四）定向井井身剖面的设计方法3 3 3 3、三维定向井设计、三维定向井设计、三维定向井设计、三维定向井设计（1 1 1 1）初设水平投影图上的曲率）初设水平投影图上的曲率）初设水平投影图上的曲率）初设水平投影图上的曲率K K K KA A A A; ; ; ;（2 2 2 2）进行水平投影图设计进行水平投影图设计进行水平投影图设计进行水平投影图设计;
47、; ; ;（3 3 3 3）据水平投影图上的井眼长度）据水平投影图上的井眼长度）据水平投影图上的井眼长度）据水平投影图上的井眼长度S S S S、已知垂深已知垂深已知垂深已知垂深H H H H进行垂直剖面图进行垂直剖面图进行垂直剖面图进行垂直剖面图设计设计设计设计; ; ; ;（4 4 4 4）校核井眼曲率，当实际曲率）校核井眼曲率，当实际曲率）校核井眼曲率，当实际曲率）校核井眼曲率，当实际曲率K K K K小于限制曲率小于限制曲率小于限制曲率小于限制曲率K K K Km m m m时就进行下一时就进行下一时就进行下一时就进行下一步设计，否则重新设一步设计，否则重新设一步设计，否则重新设一步设
48、计，否则重新设一K K K KA A A A重新进行设计重新进行设计重新进行设计重新进行设计; ; ; ;（5 5 5 5）计算各段的参数。）计算各段的参数。）计算各段的参数。）计算各段的参数。三、定向井井身剖面设计三、定向井井身剖面设计第二节第二节 定向井井眼轨迹设计定向井井眼轨迹设计 小结小结一、井眼轨迹表示方法一、井眼轨迹表示方法一、井眼轨迹表示方法一、井眼轨迹表示方法二、定向井基本要素二、定向井基本要素二、定向井基本要素二、定向井基本要素测深、垂深测深、垂深测深、垂深测深、垂深井斜角、方位角井斜角、方位角井斜角、方位角井斜角、方位角井斜变化率、方位变化率井斜变化率、方位变化率井斜变化率
49、、方位变化率井斜变化率、方位变化率水平位移、水平位移、水平位移、水平位移、视平移视平移视平移视平移三、井眼曲率三、井眼曲率三、井眼曲率三、井眼曲率空间全角空间全角空间全角空间全角四、狗腿度四、狗腿度四、狗腿度四、狗腿度五、掌握解析法进行剖面设计的原理与方法五、掌握解析法进行剖面设计的原理与方法五、掌握解析法进行剖面设计的原理与方法五、掌握解析法进行剖面设计的原理与方法六、能进行三段制剖面设计六、能进行三段制剖面设计六、能进行三段制剖面设计六、能进行三段制剖面设计 1.1.已知几个测段数据如下（测段长均为已知几个测段数据如下（测段长均为3030米）：米）：计算每个测段的井眼曲率计算每个测段的井眼
50、曲率计算每个测段的井眼曲率计算每个测段的井眼曲率。作业作业2. 2.用解析法设计定向井轨迹用解析法设计定向井轨迹用解析法设计定向井轨迹用解析法设计定向井轨迹 该井设计方位该井设计方位该井设计方位该井设计方位210210210210o o o o，造斜点深造斜点深造斜点深造斜点深500m500m500m500m，靶点深靶点深靶点深靶点深1000m1000m1000m1000m，水平位移水平位移水平位移水平位移400m400m400m400m、靶区半径靶区半径靶区半径靶区半径30m30m30m30m、造斜率造斜率造斜率造斜率3 3 3 3o o o o / 30m / 30m / 30m / 30
51、m、剖面类型剖面类型剖面类型剖面类型: : : :直、增、稳。直、增、稳。直、增、稳。直、增、稳。第二节第二节 定向井井眼轨迹设计定向井井眼轨迹设计课堂作业课堂作业l l专业术语解释：井深、井斜角、方位角、井斜变化率、方位变化率、垂专业术语解释：井深、井斜角、方位角、井斜变化率、方位变化率、垂专业术语解释：井深、井斜角、方位角、井斜变化率、方位变化率、垂专业术语解释：井深、井斜角、方位角、井斜变化率、方位变化率、垂深及水平位移？深及水平位移？深及水平位移？深及水平位移？l l定向井井眼轨迹的基本要素是什么？定向井井眼轨迹的基本要素是什么？定向井井眼轨迹的基本要素是什么？定向井井眼轨迹的基本要素
52、是什么？l l什么叫井眼曲率？其与全角变化率和狗腿严重度是一个概念吗？并阐述什么叫井眼曲率？其与全角变化率和狗腿严重度是一个概念吗？并阐述什么叫井眼曲率？其与全角变化率和狗腿严重度是一个概念吗？并阐述什么叫井眼曲率？其与全角变化率和狗腿严重度是一个概念吗？并阐述井眼曲率对钻井设计可行性、经济性和安全性的影响？请了解井眼曲率井眼曲率对钻井设计可行性、经济性和安全性的影响？请了解井眼曲率井眼曲率对钻井设计可行性、经济性和安全性的影响？请了解井眼曲率井眼曲率对钻井设计可行性、经济性和安全性的影响？请了解井眼曲率的常用计算方法？的常用计算方法？的常用计算方法？的常用计算方法？l l请问井眼轨迹设计的原
53、则是什么？请问井眼轨迹设计的原则是什么？请问井眼轨迹设计的原则是什么？请问井眼轨迹设计的原则是什么？l l请问造斜点、井眼曲线和最大井斜角设计的原则是什么？请问造斜点、井眼曲线和最大井斜角设计的原则是什么？请问造斜点、井眼曲线和最大井斜角设计的原则是什么？请问造斜点、井眼曲线和最大井斜角设计的原则是什么？l l请问常用二维定向井井眼轨迹有那两种？什么叫二维定向井井眼轨迹？请问常用二维定向井井眼轨迹有那两种？什么叫二维定向井井眼轨迹？请问常用二维定向井井眼轨迹有那两种？什么叫二维定向井井眼轨迹？请问常用二维定向井井眼轨迹有那两种？什么叫二维定向井井眼轨迹？什么叫三维定向井井眼轨迹？什么叫三维定向井井眼轨迹？什么叫三维定向井井眼轨迹？什么叫三维定向井井眼轨迹？l l井眼轨迹设计的内容和步骤是什么？井眼轨迹设计的内容和步骤是什么？井眼轨迹设计的内容和步骤是什么？井眼轨迹设计的内容和步骤是什么？
