井眼軌跡與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課件

第1頁井眼軌道：是指在一口井鉆進(jìn)之前人們預(yù)想的該井井眼軸線形狀。井眼軌跡：是指一口已鉆成的井的實(shí)際井眼軸線形狀。19世紀(jì)末打直井20世紀(jì)20年代末直井防斜技術(shù)20世紀(jì)30年代初打定向井定向井：是使井眼沿某一軌跡鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的過程。井斜控制：是使井眼按規(guī)定的限制條件鉆進(jìn)的過程，而這些限制條件與井斜角＼偏離垂直方向的水平距離或二者有關(guān)第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第1頁井眼軌道：是指在一口井鉆進(jìn)之前人們預(yù)想的該井井眼軸第2頁定向井的應(yīng)用

(1)地面環(huán)境條件的限制：地面上的高山，湖泊，沼澤，河流，溝壑，海洋，農(nóng)田或重要的建筑物等；

(2)地下地質(zhì)條件的要求：增加油層穿越面積，提高產(chǎn)量和采收率（水平井）；適應(yīng)井下地質(zhì)條件，節(jié)省鉆井時(shí)間。對(duì)于斷層遮擋油藏，薄油層，側(cè)鉆井，多底井，分支井，大位移井，側(cè)鉆水平井，徑向水平井是定向井的新種類；

(3)處理井下事故的特殊手段（救援井、側(cè)鉆井）。

(4)減小地面井場(chǎng)占用面積，節(jié)省投資（叢式井、多底井）。第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第2頁定向井的應(yīng)用第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第3頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第3頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第4頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第4頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第5頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第5頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第6頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第6頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第7頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第7頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第8頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第8頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第9頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第9頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第10頁第一節(jié)基本概念第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第10頁第一節(jié)基本概念第五章井眼軌道與井身軌跡第11頁所謂井眼軌跡，實(shí)指井眼軸線。軌跡測(cè)量就是“測(cè)斜”。目前常用的測(cè)斜方法并不是連續(xù)測(cè)斜，而是每隔一定長度的井段測(cè)一個(gè)點(diǎn)。這些井段被稱為“測(cè)段”，這些點(diǎn)被稱為“測(cè)點(diǎn)”。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念Ａ點(diǎn)垂直井深A(yù)Ａ點(diǎn)測(cè)量井深：D＝ＯＡＡ點(diǎn)井斜角ＯHA第11頁所謂井眼軌跡，實(shí)指井眼軸線。一、軌跡的基本參數(shù)第第12頁井眼曲線的表示方法：垂直平面（井斜平面）與水平平面一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念NOO第12頁井眼曲線的表示方法：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)第13頁垂直平面上：每一點(diǎn)的井深與空間井眼的井深一樣,每一點(diǎn)的井斜角與與空間井眼對(duì)應(yīng)的井斜角一致。（不是直接投影）一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念OαBαAΔα第13頁垂直平面上：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第14頁水平面上：為空間井眼的水平投影一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念A(yù)NEBABSO第14頁水平面上：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第15頁(1)井深（Dm），又稱斜深：井深指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面為基準(zhǔn))至測(cè)點(diǎn)的井眼長度，也有人稱之為斜深，國外稱為測(cè)量井深(MeasureDepth)，井深常以字母Dm表示，單位為米(m)。井深的增量稱為井段，以ΔDm表示。二測(cè)點(diǎn)之間的井段稱為測(cè)段。一個(gè)測(cè)段的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)中，井深小的稱為上測(cè)點(diǎn)，井深大的稱為下測(cè)點(diǎn)。井深的增量總是下測(cè)點(diǎn)井深減去上測(cè)點(diǎn)井深。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念Ａ點(diǎn)垂直井深A(yù)Ａ點(diǎn)測(cè)量井深：

D＝ＯＡＡ點(diǎn)井斜角ＯHA測(cè)深：井口至測(cè)點(diǎn)處的井眼實(shí)長，米。第15頁(1)井深（Dm），又稱斜深：一、軌跡的基本參數(shù)第16頁(2)井斜角（Inclination,Inc.）

井斜角（α），單位為度：過井眼軸線上某測(cè)點(diǎn)作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進(jìn)方向延伸的部分稱為井眼方向線。井眼方向線與重力線之間的夾角就是井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測(cè)點(diǎn)處傾斜的大小。井斜角的增量：以Δα表示。AB井段井斜角增量為Δα＝αB-

αA。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念ＯAＢ井斜角：測(cè)點(diǎn)處井眼方向線（切線，指前）與重力線間的夾角，度。第16頁(2)井斜角（Inclination,Inc.）第17頁

井斜變化率：井斜角對(duì)井深的變化率，即鉆過單位井深井斜角的變化。度/30米(buildrate,droprate)第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)ＯAＢ第17頁井斜變化率：井斜角對(duì)井深的變化率，即鉆第18頁(3)井斜方位角（Φ）：某測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線投影到水平面上，稱為井眼方位線，或井斜方位線。以正北方位線為始邊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過的角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。井斜方位角的增量是下測(cè)點(diǎn)的井斜方位角減去上測(cè)點(diǎn)的井斜方位角：ΔΦ＝ΦB-ΦA(chǔ)一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念ＯＡＢＮＥfAfB方位角：測(cè)點(diǎn)處正北方向至井眼方向線在水平面投影線間夾角，度。第18頁(3)井斜方位角（Φ）：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)第19頁

方位變化率：方位角對(duì)井深的變化率，即鉆進(jìn)單位井段，方位角的變化，度/30米walkrate第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)ＯＡＢＮＥfAfB第19頁方位變化率：方位角對(duì)井深的變化率，即鉆進(jìn)第20頁注意“方向”與“方位”的區(qū)別。

方位線是水平面上的矢量，而方向線則是空間的矢量。只要講到方位、方位線、方位角，都是在某個(gè)水平面上；而方向和方向線則是在三維空間內(nèi)（當(dāng)然也可能在水平面上）。井眼方向線是指井眼軸線上某一點(diǎn)處井眼前進(jìn)的方向線。該點(diǎn)的井眼方位線則是該點(diǎn)井眼方向線在水平面上的投影。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第20頁注意“方向”與“方位”的區(qū)別。一、軌跡的基本參數(shù)第21頁

需要注意的是，目前廣泛使用的磁性測(cè)斜儀是以地球磁北方位為基準(zhǔn)的。磁北方位與正北方位并不重合而是有個(gè)夾角，稱為磁偏角。磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北方位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北方位線的西面。用磁性測(cè)斜儀測(cè)得的井斜方位角稱為磁方位角。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第21頁需要注意的是，目前廣泛使用的磁性測(cè)斜儀是第22頁一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念

井斜方位角還可用“象限角”表示。“象限角”指井斜方位線與正北方位線或正南方位線之間的夾角。象限角在0～90度之間變化。N67.5oW讀作由北向西偏了67.5o。第22頁一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念井斜方位第23頁第23頁第24頁第24頁第25頁第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)第25頁第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)第26頁基本參數(shù)：測(cè)斜儀器在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上測(cè)得參數(shù)（井深、井斜角和井斜方位角）。計(jì)算參數(shù)：根據(jù)基本參數(shù)計(jì)算出來的參數(shù)。

(1)垂直深度，簡(jiǎn)稱垂深；

(2)水平投影長度，簡(jiǎn)稱水平長度或平長；

(3)水平位移，簡(jiǎn)稱平移；

(4)平移方位角；

(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)；

(6)視平移，亦稱投影位移；

(7)井眼曲率，狗腿嚴(yán)重度、全角變化率。二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第一節(jié)基本概念第26頁基本參數(shù)：測(cè)斜儀器在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上測(cè)得參數(shù)（井深、井第27頁(1)垂直深度D

垂直深度：簡(jiǎn)稱垂深，是指軌跡上某點(diǎn)至井口所在水平面的距離，垂深常以字母D表示；Trueverticaldepth(TVD)

垂深的增量稱為垂增，垂增以ΔD表示。垂增ΔD＝DB—DA第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)垂深：測(cè)點(diǎn)的垂直深度，米。第27頁(1)垂直深度D第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第28頁（2）水平投影長度Lp

：

水平投影長度簡(jiǎn)稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點(diǎn)至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平長度的增量：稱為平增。平長以字母上Lp表示，平增以ΔLp表示。平長和平增在圖5—4中是指曲線的長度。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

水平投影長度：測(cè)點(diǎn)與井口之間的井眼長度在水平面的投影長度，米。第28頁（2）水平投影長度Lp：第一節(jié)基本概念二第29頁(3)水平位移S

水平位移：簡(jiǎn)稱平移，指軌跡上某點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。此投影線稱為平移方位線。水平位移常以字母S表示。如圖5—5所示。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

水平位移：測(cè)點(diǎn)至井口所在的鉛垂線的距離，米。第29頁(3)水平位移S第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第30頁

在國外將水平位移稱作閉合距。而我國油田現(xiàn)場(chǎng)常特指完鉆時(shí)的水平位移為閉合距。

閉合距：井底的水平位移，米。closure

第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)ＯＡＮＡ點(diǎn)水平位移：ＳA＝OAE(完井井底)閉合距：SE＝OE閉合方位角fE第30頁在國外將水平位移稱作閉合距。而我國油田第31頁(4)平移方位角θ

平移方位角：指平移方位線所在的方位角，即以正北方位為始邊順時(shí)針轉(zhuǎn)至平移線上所轉(zhuǎn)過的角度，常以字母θ表示。如圖5—5所示。

第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第31頁(4)平移方位角θ第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第32頁

閉合方位角：在水平投影圖上測(cè)點(diǎn)處正北方向與閉合方位線間的夾角，度(closureazimuth)

在國外將平移方位角稱作閉合方位角。而我國油田現(xiàn)場(chǎng)常特指完鉆時(shí)的平移方位角為閉合方位角。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)ＯＡＮＡ點(diǎn)水平位移：ＳA＝OAE(完井井底)閉合距：SE＝OE閉合方位角fE第32頁閉合方位角：在水平投影圖上測(cè)點(diǎn)處正北方向第33頁(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)

N坐標(biāo)和E坐標(biāo)：是指軌跡上某點(diǎn)在以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。此水平面坐標(biāo)系有兩個(gè)坐標(biāo)軸，一是南北坐標(biāo)軸，以正北方向?yàn)檎较?；一是東西坐標(biāo)軸，以正東方向?yàn)檎较颉Ｈ鐖D5—4所示，A、B二點(diǎn)的水平坐標(biāo)分別為NA、EA和NB、EB。水平坐標(biāo)可以有增量，以ΔN、ΔE表示。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第33頁(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)第一節(jié)基本概念二、軌跡的第34頁(6)視平移V

視平移：亦稱投影位移，是水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影長度。視平移以字母V表示。如圖5—5所示，A、B二點(diǎn)的視平移分別為VA、VB。當(dāng)實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌跡偏差很大時(shí)甚至背道而馳時(shí)，視平移可能成為負(fù)值。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

視平移：測(cè)點(diǎn)水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影，米。verticalsection第34頁(6)視平移V第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算第35頁弧段OA：水平投影長度線段OA：水平位移θ：平移方位角

V：視平移N坐標(biāo)E坐標(biāo)第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)θ第35頁弧段OA：水平投影長度第一節(jié)基本概念二、軌跡第36頁井眼曲率

井眼曲率：指井眼軌跡曲線的曲率。有人稱作“狗腿嚴(yán)重度”，“全角變化率”。由于實(shí)鉆井眼軌跡是任意的空間曲線，其曲率是不斷變化的，所以在工程上常常計(jì)算井段的平均曲率。

“狗腿角”：對(duì)一個(gè)測(cè)段(或井段)來說，上、下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線是不同的，兩條方向線之間的夾角(注意是在空間的夾角)稱為“狗腿角”，也有人稱為“全角變化”。即上下二測(cè)點(diǎn)的兩條方向線之間的夾角（空間夾角）。

井眼平均曲率：狗腿角被測(cè)段(或井段)除即可得到該段的井眼平均曲率。顯然，所取測(cè)(井)段越短，平均曲率就越接近實(shí)際曲率。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第36頁井眼曲率第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第37頁NO

井眼的曲率K：（holecurvature)井眼切線的方向相對(duì)于井深的變化率

K表示曲線偏離直線的程度。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)r1r2L第37頁NO井眼的曲率K：（holecurvat第38頁井眼曲率計(jì)算方法：先計(jì)算狗腿角，再計(jì)算平均井眼曲率。

Lubinski公式：我國鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定狗腿角的計(jì)算公式：式中：α—井斜角；

φ—方位角；

αc—平均井斜角第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第38頁井眼曲率計(jì)算方法：第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第39頁全角變化率K：井眼的空間曲率。井眼軌跡曲線的曲率。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)KAB第39頁全角變化率K：井眼的空間曲率。井眼軌跡曲線的曲率第40頁第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第40頁第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第41頁1、水平投影圖相當(dāng)于機(jī)械制圖中的俯視圖，也相當(dāng)于將井眼軌跡這條空間曲線投影到井口所在的水平面上。圖中的坐標(biāo)為N坐標(biāo)和E坐標(biāo)，以井口為坐標(biāo)原點(diǎn)。所以只要知道一口井軌跡上所有各點(diǎn)的N、E坐標(biāo)值就可以很容易畫出該井軌跡的水平投影圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面水平投影圖：空間井眼軌跡的俯視圖。第41頁1、水平投影圖第一節(jié)基本概念四、井身剖面水平第42頁2、垂直投影圖相當(dāng)于機(jī)械制圖中的側(cè)視圖，即將井眼軌跡這條空間曲線投影到鉛垂平面上。圖中的坐標(biāo)為垂深D和視平移V，也是以井口為坐標(biāo)原點(diǎn)。但是經(jīng)過井口的鉛垂平面有無數(shù)個(gè)，應(yīng)該選擇那個(gè)呢?我國鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選擇設(shè)計(jì)方位線所在的那個(gè)鉛垂平面。這樣的垂直投影圖與設(shè)計(jì)的垂直投影圖進(jìn)行比較，可以看出實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)井眼軌跡的差別，便于指導(dǎo)施工中軌跡控制。顯然，只要計(jì)算出一口井軌跡上所有各點(diǎn)的垂深和視平移就可以很容易畫出該井軌跡的垂直投影圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面垂直投影圖：將軌跡數(shù)據(jù)投影到指定的垂直平面內(nèi)（通常為設(shè)計(jì)平面）第42頁2、垂直投影圖第一節(jié)基本概念四、井身剖面垂直第43頁3、垂直剖面圖

垂直剖面圖的形式原理：參看圖5—7，設(shè)想經(jīng)過井眼軌跡上每一個(gè)點(diǎn)作一條鉛垂線，所有這些鉛垂線就構(gòu)成了一個(gè)曲面。這種曲面在數(shù)學(xué)上稱作柱面。此曲面有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是可以展平到一個(gè)平面上。當(dāng)此柱面展平時(shí)就形成了垂直剖面圖。實(shí)際的垂直剖面圖并不是按照先作柱面然后展平的辦法得到。垂直剖面圖的兩個(gè)坐標(biāo)是垂深D和水平長度上Lp。實(shí)際上，只要計(jì)算出一口井軌跡上所有各點(diǎn)的垂深和水平長度就可以很容易畫出該井軌跡的垂直剖面圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面

垂直剖面圖（柱面展開）：沿水平投影面展開空間曲線，其優(yōu)點(diǎn)是井眼上任一點(diǎn)的井深、井斜角與實(shí)際一致。第43頁3、垂直剖面圖第一節(jié)基本概念四第44頁1、水平投影圖

投影面：水平面坐標(biāo)系：以井口為原點(diǎn)，N坐標(biāo)軸、E坐標(biāo)軸表達(dá)的參數(shù)：N坐標(biāo)值、E坐標(biāo)值、水平位移S

水平長度Lp、閉合距、井斜方位角平移方位角θ、閉合方位角。四、井身剖面第一節(jié)基本概念第44頁1、水平投影圖四、井身剖面第一節(jié)基本概念第45頁2、垂直投影圖

投影面：過設(shè)計(jì)方位線的鉛垂面，即井口和目標(biāo)點(diǎn)所在的鉛錘面。坐標(biāo)系：原點(diǎn)（井口）、橫坐標(biāo)（視平移）、縱坐標(biāo)（垂深）表達(dá)的參數(shù)：垂深D，視平移V，井斜的增減趨勢(shì)四、井身剖面第一節(jié)基本概念第45頁2、垂直投影圖四、井身剖面第一節(jié)基本概念第46頁3、垂直剖面圖垂直剖面：過井眼軸線上各點(diǎn)垂線組成柱面展開圖。坐標(biāo)系：原點(diǎn)（井口）、橫坐標(biāo)（水平長

度）、縱坐標(biāo)（垂深）表達(dá)的參數(shù)：垂深D,水平長度Lp,井深,井斜角a.四、井身剖面第一節(jié)基本概念第46頁3、垂直剖面圖四、井身剖面第一節(jié)基本概念第47頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第47頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第48頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第48頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第49頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第49頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第50頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第50頁第一節(jié)基本概念四、井身剖面第51頁第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第五章井眼軌道與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第51頁第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第五章井第52頁

常規(guī)定向井：大斜度井：水平井：上翹井：大位移井：水平位移與垂深之比大于2.0—最大穩(wěn)斜角第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第52頁常規(guī)定向井：第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方第53頁

二維定向井：指設(shè)計(jì)的軌道都在一個(gè)鉛垂平面上變化，即設(shè)計(jì)軌道只有井斜角的變化而無井斜方位角的變化。

一、定向井軌道分類第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第53頁二維定向井：指設(shè)計(jì)的軌道都在一個(gè)鉛垂平面第54頁二維定向井：常規(guī)二維定向井-井段形狀由直線和圓弧線組成。

非常規(guī)二維定向井：除直線和圓弧曲線外，還有

特殊曲線，如：懸鏈線、二

次拋物線等。

一、定向井軌道分類OABABCDO第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第54頁二維定向井：常規(guī)二維定向井-井段形狀由直線和圓弧第55頁

三維定向井：指設(shè)計(jì)的軌道都在三維空間上變化，既有井斜角的變化又有井斜方位角的變化。

常用于在地面井口位置與設(shè)計(jì)目標(biāo)點(diǎn)之間的鉛垂平面內(nèi)，存在井眼難以通過的障礙物（如：已鉆的井眼、鹽丘等），設(shè)計(jì)井需要繞過障礙鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。三維定向井：糾偏三維定向井

繞障三維定向井。一、定向井軌道分類O第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第55頁三維定向井：指設(shè)計(jì)的軌道都在三維空間上變第56頁1、定向井井身剖面設(shè)計(jì)的原則（1）保證實(shí)現(xiàn)鉆定向井的目的根據(jù)不同的定向井鉆井目的對(duì)定向井井身剖面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)例如：裂縫性油藏：橫穿裂縫薄油層：大斜度或水平井低滲塊狀油層：多底井二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第56頁1、定向井井身剖面設(shè)計(jì)的原則二、常規(guī)二維定向井軌第57頁

救援：目標(biāo)層位、靶區(qū)半徑、簡(jiǎn)單（快速、經(jīng)濟(jì)）二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第57頁救援：目標(biāo)層位、靶區(qū)半徑、二、常規(guī)二維定第58頁落魚側(cè)鉆：避開落魚、一定水平位移整塊油藏：按開發(fā)井網(wǎng)布置要求

二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第58頁落魚側(cè)鉆：二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井第59頁地面限制

油田所處地面不利于或不充許設(shè)置井場(chǎng)鉆井或搬家安裝受到極大障礙。如：1）英國的北海油田

2）中國的塔里木油田。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第59頁地面限制二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼第60頁地下地質(zhì)條件要求：增產(chǎn)

由于地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，定向井能更有利于發(fā)現(xiàn)油藏、增加開發(fā)速度。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第60頁地下地質(zhì)條件要求：增產(chǎn)二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第61頁海上生產(chǎn)集輸需要二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第61頁海上生產(chǎn)集輸需要二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)第62頁（2）有利于安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井

地面條件是確定定向井井位和叢式井平臺(tái)位置的重要依據(jù)，還需考慮交通、采油、油氣集輸?shù)确矫娴男枰?/p>

①軌道形狀簡(jiǎn)單，盡量保證較長的直井段，容易實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)

②盡量減小最大井斜角，以便減小鉆井難度，小傾角定向井；

，中傾角定向井；

大于，大傾角定向井；

最大井斜角不得小于15度，否則井斜方位不易穩(wěn)定。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第62頁（2）有利于安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井二、常規(guī)二維定向第63頁③選擇合適的造斜點(diǎn)位置。地層：硬度適中，無坍塌、縮徑、高壓、易漏。深度：根據(jù)垂深、水平位移、剖面類型等確定。垂深大、位移小、造斜點(diǎn)應(yīng)深一些，避免長穩(wěn)斜段；垂深小、位移大、造斜點(diǎn)應(yīng)淺一些，減小定向施工工作量。④在選擇井眼曲率值時(shí)，要權(quán)衡造斜工具的造斜能力、減小起下鉆和下套管的難度和縮短造斜井段的長度。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第63頁③選擇合適的造斜點(diǎn)位置。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)第64頁(3)有利于采油工藝的要求：

盡量減小井眼曲率，以改善油管和抽油桿的工作條件。盡量以較小井斜角的直井段（斜直或垂直）進(jìn)入油氣層，以利于安裝電潛泵，坐封封隔器及其他井下作業(yè)。(4)盡量利用地層自然造斜規(guī)律（方位漂移），減少人工造斜工作量；(5)在滿足鉆井目的的前提下，使剖面盡量簡(jiǎn)單，斜井段最短；(6)斜井段全角變化率要保持均勻，避免急彎。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第64頁(3)有利于采油工藝的要求：二、常規(guī)二維定向井軌第65頁設(shè)計(jì)步驟

1、收集原始資料：地表限制、地下條件要求、自然造斜規(guī)律

2、選擇井身剖面類型：

3、選擇造斜點(diǎn)位置（1）地層應(yīng)穩(wěn)定，不應(yīng)是破碎帶、漏失、易塌地層；（2）地層可鉆性均勻，不應(yīng)有硬夾層；（3）滿足采油工藝的要求；（4）垂深大，水平位移小的井，造斜點(diǎn)應(yīng)深；（5）垂深小，水平位移大的井，造斜點(diǎn)應(yīng)淺；（6）定造斜點(diǎn)時(shí)應(yīng)使斜井段避開方位漂移大的地層或利用方位漂移。二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第65頁設(shè)計(jì)步驟二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼第66頁設(shè)計(jì)步驟

4、確定造斜率和降斜率大小造斜率：井下動(dòng)力鉆具，取5～16/100m

轉(zhuǎn)盤鉆造斜，取4～8/100m

降斜率：用鐘擺鉆具或光鉆鋌降斜，取6～2/100m

最大井斜角：15～45

井眼曲率：控制在5～12/100m，最大不超過16/100m

水平井：大曲率半徑水平井，造斜率5～16/100m

中曲率半徑水平井，造斜率6～25/10m

小曲率半徑水平井，造斜率4～10/m二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第66頁設(shè)計(jì)步驟二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼第67頁設(shè)計(jì)步驟

5、計(jì)算剖面上各井段的、、L、H6、繪出設(shè)計(jì)的井眼軸線

7、核算井眼曲率

8、給出誤差范圍（控制圓柱Controlcylinder）二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第67頁設(shè)計(jì)步驟二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼第68頁

2、軌道類型三段式多靶三段式五段式雙增式二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)t第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第68頁2、軌道類型二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)t第二節(jié)第69頁

二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)K造斜點(diǎn)b增斜結(jié)束點(diǎn)t目標(biāo)點(diǎn)αb

穩(wěn)斜段井斜角第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第69頁二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)K造斜點(diǎn)第二節(jié)第70頁3、設(shè)計(jì)依據(jù)的條件

由地質(zhì)、采油部門提供的要求：

?目標(biāo)點(diǎn)位置：

?目標(biāo)段位置：

由鉆井工程要求和設(shè)計(jì)原則確定的數(shù)據(jù)：

造斜點(diǎn)深度井眼曲率二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第70頁3、設(shè)計(jì)依據(jù)的條件二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第第71頁

4、關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算

（1）三段式軌道給定二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第二節(jié)井眼軌道設(shè)計(jì)的原則與方法第71頁4、關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算二、常規(guī)二維定向井軌道設(shè)計(jì)第72頁第72頁第73頁第73頁第74頁第74頁第75頁5．井段計(jì)算及設(shè)計(jì)結(jié)果表述井段計(jì)算是根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)的條件和計(jì)算出的關(guān)鍵參數(shù)，算出每個(gè)井段的段長、垂增、平增三個(gè)參數(shù)。下面分別列出各段的計(jì)算公式。第75頁5．井段計(jì)算及設(shè)計(jì)結(jié)果表述第76頁1.基本參數(shù)：井深、井斜角、井斜方位角2.計(jì)算參數(shù)(1)垂直深度，簡(jiǎn)稱垂深；垂增；(2)水平投影長度，簡(jiǎn)稱水平長度或平長；(3)水平位移，簡(jiǎn)稱平移；平增；(4)平移方位角；(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)；(6)視平移，亦稱投影位移；(7)井眼曲率，狗腿嚴(yán)重度、全角變化率。第76頁1.基本參數(shù)：井深、井斜角、井斜方位角第77頁第77頁第78頁第78頁第79頁第79頁第80頁2.Planadirectionalwelltrajectoryusingabuild-and-holdtypeofprofile.Knowndataarelistedasfollowing:ProposedazimuthΦT:60°Thekickoffpoint:300mTVD(TrueVerticalDepth)oftargeHT:1000mHorizontaldepartureoftargetST:500mBuild-uprate:3°/30mRequirements:（1）Calculatemaximuminclinationαm（2）Calculateincrementofdepth,inclination,azimuth,trueverticaldepth(TVD),horizontaldisplacement,Northing,Eastingforeachsection.（3）Calculatedepth,inclination,azimuth,trueverticaldepth(TVD),horizontaldisplacement,Northing,Eastingattheendofeachsection.Note:1radian＝57.3°or3.14/180第80頁2.Planadirectionalwel第81頁第81頁第82頁Solution：（1）calculatemaximuminclination：

R0=1719/3=573mA0=500H0=HT-Hz=1000-300=700m第82頁Solution：第83頁（2）atverticalsection:depth：L1=300minclination：0azimuth：N/Anorthing：0easting：0第83頁（2）atverticalsection:第84頁（3）atbuild-upsection1)incrementincrementofdepth：ΔL2=48.55/57.3*573=485.48mincrementofTVD：ΔH2=R*sin48.55°=429.44mincrementofhorizontaldep.：ΔS2=R(1-cos48.55°)=573*(1-cos48.55°)=193.67mincrementofNorthing：

ΔN2=ΔS2*cos60°=208.5*cos60°=96.83mincrementofeasting：

ΔE2=ΔS2*sin60°=208.5*sin60°=167.72m2)parametersattheendofcurvedepth：L2=L1+ΔL2=785.48mTVD：H2=H1+ΔH2=300+429.44=729.44mHorizontaldeparture：S2=S1+ΔS2=193.67mnorthing：N2=N1+ΔN2=96.83measting：E2=E1+ΔE1=167.72minclination：48.55°azimuth：60°

第84頁（3）atbuild-upsection第85頁（3）atholdsection1)incrementincrementofdepth：：ΔL3=408.71mincrementofTVD：ΔH2=ΔL3*cos(48.55°)=270.56mincrementofhorizontaldep.：ΔS3=ΔL3*sin(48.55°)=306.33mincrementofNorthing：

ΔN3=ΔS3*cos60°=306.33*cos60°=153.17mincrementofeasting：ΔE3=ΔS3*sin60°=306.33*sin60°=265.29mTD：L3=L2+ΔL3=785.48m+408.71m=1194.19mTotalTVD：H3=H2+ΔH3=729.44m+270.56m=1000mTotalhorizontaldeparture：S3=S2+ΔS2=193.67m＋306.33m=500mTotalnorthing：N3=N2+ΔN3=250mTotaleasting：E3=E2+ΔE3=433minclination：48.55°azimuth：60°

第85頁（3）atholdsection第86頁第86頁第87頁第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章井眼軌道與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第87頁第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章井眼軌道與井身第88頁第88頁第89頁第89頁第90頁一、套管的類型第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)管鉆表層井眼時(shí)，將鉆井液從地表引導(dǎo)到鉆臺(tái)平面上來。

表層套管防止淺層水受污染，封閉淺層流砂、礫石層及淺層氣，支撐井口設(shè)備裝置，懸掛依次下入的各層套管的載荷。

技術(shù)套管（中間套管）封隔坍塌地層及高壓水層封隔不同的壓力體系繼續(xù)鉆井的需要第90頁一、套管的類型第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)管第91頁油層套管（生產(chǎn)套管）為油氣生產(chǎn)提供流通通道保護(hù)產(chǎn)層、分層測(cè)試、分層采油、分層改造尾管技術(shù)尾管生產(chǎn)尾管尾管回接一、套管的類型第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第91頁油層套管（生產(chǎn)套管）一、套管的類型第三節(jié)井第92頁能有效保護(hù)油氣層；能避免產(chǎn)生井漏、井噴、井塌、卡鉆等井下復(fù)雜情況,為全井安全、優(yōu)質(zhì)、快速和經(jīng)濟(jì)地鉆進(jìn)創(chuàng)造條件；當(dāng)實(shí)際地層壓力超過預(yù)測(cè)值使井出現(xiàn)溢流時(shí)，在一定范圍內(nèi)，具有壓井處理溢流的能力。二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第92頁能有效保護(hù)油氣層；二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則第三節(jié)第93頁抽吸壓力系數(shù)Sb

上提鉆柱時(shí)，由于抽吸作用使井內(nèi)液柱壓力降低的值，用當(dāng)量密度表示。激動(dòng)壓力系數(shù)Sg

下放鉆柱時(shí)，由于鉆柱向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的激動(dòng)壓力使井內(nèi)液柱壓力的增加值，用當(dāng)量密度表示。安全系數(shù)Sf

為避免上部套管鞋處裸露地層被壓裂的地層破裂壓力安全增值，用當(dāng)量密度表示。安全系數(shù)的大小與地層破裂壓力的預(yù)測(cè)精度有關(guān)。三、設(shè)計(jì)系數(shù)第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第93頁抽吸壓力系數(shù)Sb三、設(shè)計(jì)系數(shù)第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)第94頁井涌允量Sk

由于地層壓力預(yù)測(cè)的誤差所產(chǎn)生的井涌量的允值，用當(dāng)量密度表示，它與地層壓力預(yù)測(cè)的精度有關(guān)。壓差允值Δp

不產(chǎn)生壓差卡套管所允許的最大壓力差值，它的大小與鉆井工藝技術(shù)和鉆井液性能有關(guān)，也與裸眼井段的地層孔隙壓力有關(guān)。若正常地層壓力和異常高壓同處一個(gè)裸眼井段，卡鉆易發(fā)生在正常壓力井段，所以壓差允值又有正常壓力井段和異常壓力井段之分，分別用Δpn和Δpa表示。三、設(shè)計(jì)系數(shù)第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第94頁井涌允量Sk三、設(shè)計(jì)系數(shù)第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第95頁第95頁第96頁4、設(shè)計(jì)舉例例題：某井設(shè)計(jì)井深為4400m,，地層孔隙壓力梯度和地層破裂壓力梯度剖面如圖所示。給定設(shè)計(jì)系數(shù)：試進(jìn)行該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第96頁4、設(shè)計(jì)舉例四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身第97頁第97頁第98頁第98頁第99頁第99頁第100頁關(guān)井井底最大壓力對(duì)于任意井深H處：四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PsdHpmaxH第100頁關(guān)井井底最大壓力四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)第101頁第101頁第102頁第102頁第103頁1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)最大允許壓差為了在下套管過程中，不致于發(fā)生壓差粘卡套管的事故，應(yīng)該限制井內(nèi)鉆井液液柱壓力與地層壓力的壓力差值，即規(guī)定最大允許壓差。最大允許壓差的取值在正常壓力地層：ΔPN=11-17MPa在異常壓力井段：

ΔPa=14-22MPa四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPPm第103頁1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第104頁2、設(shè)計(jì)方法（1）各層套管（不含油層套管）下入深度初選點(diǎn)Hni的確定正常鉆進(jìn)時(shí)：Ρfnr：在設(shè)計(jì)套管層所在的裸眼井段內(nèi)，在最大井內(nèi)液柱壓力梯度作用下，上部裸露地層不致破裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度，g/cm3；（裸眼井段井內(nèi)最大液柱壓力梯度）Ρpmax：裸露井段預(yù)計(jì)的最大地層壓力梯度，g/cm3;四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第104頁2、設(shè)計(jì)方法四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井第105頁第105頁第106頁第106頁第107頁第107頁第108頁第108頁第109頁第109頁第110頁1)中間套管下深Hn的確定與ρpper相對(duì)應(yīng)的井深即為中間套管下深Hn。2)尾管下深Hn+1的確定采用迭代法，試取一個(gè)Hn+1值求ρpper，如果ρpper大于該深度的實(shí)際地層壓力梯度，且二者接近，則Hn+1就是尾管下入深度。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)GpGfHnHn+1第110頁1)中間套管下深Hn的確定四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方第111頁第111頁第112頁第112頁第113頁4、設(shè)計(jì)舉例例題：某井設(shè)計(jì)井深為4400m,，地層孔隙壓力梯度和地層破裂壓力梯度剖面如圖所示。給定設(shè)計(jì)系數(shù)：試進(jìn)行該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第113頁4、設(shè)計(jì)舉例四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井第114頁4、設(shè)計(jì)舉例解：由圖上查得最大地層孔隙壓力梯度為2.04g/cm3，位于4250m處。

1、確定中間套管下入深度初選點(diǎn)試取，將3400代入上式，得四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第114頁4、設(shè)計(jì)舉例四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井第115頁

試取，將3400代入上式，得由圖查得3400m處，因?yàn)榍蚁嘟?，所以確定中間套管下入深度初選點(diǎn)四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第115頁試取，將3400代入上第116頁第116頁第117頁2、校核中間套管下入到初選3400m過程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管由圖上查得，3400m處，因?yàn)樗灾虚g套管下深應(yīng)淺于初選點(diǎn)。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第117頁2、校核中間套管下入到初選3400m過程中第118頁

在下所允許的最大地層壓力梯度為：在圖中地層壓力梯度曲線上查出與對(duì)應(yīng)的井深為3200m，則中間套管下入深度。因，所以還必須下入尾管。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第118頁在下所允許的最大第119頁3、確定尾管下入深度確定尾管下入深度初選點(diǎn)為，由剖面圖查得中間套管下入深度3200m處地層破裂壓力梯度，試取，代入上式得：四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第119頁3、確定尾管下入深度四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三第120頁

由剖面圖上查得3900m處的地層壓力梯度為因?yàn)?，且相差不大，所以確定尾管下入深度初選點(diǎn)為四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第120頁四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)第121頁4、校核尾管下入到初選3900m過程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管1.435是中間套管下入深度3200m處的允許的最大地層壓力梯度.

確定尾管下入深度滿足設(shè)計(jì)要求。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第121頁4、校核尾管下入到初選3900m過程中是否會(huì)發(fā)第122頁3、設(shè)計(jì)步驟④確定表層套管下入深度。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第122頁3、設(shè)計(jì)步驟四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井第123頁5、確定表層套管下入深度D1試取，代入上式得四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第123頁5、確定表層套管下入深度D1四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第124頁

試取，將850代入上式，得由圖查得850m處，因?yàn)榍蚁嘟源_定表層套管下入深度滿足設(shè)計(jì)要求。四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第124頁試取，將850代入上式第125頁3、設(shè)計(jì)步驟⑤油層套管從井底到井口（對(duì)于射孔完井）四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度第125頁3、設(shè)計(jì)步驟四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井第126頁井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如表所示：四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套管層次下入深度表層套管850m中間套管3200m鉆井尾管3900m生產(chǎn)套管4400m當(dāng)量泥漿密度第126頁井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如表所示：四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第127頁第127頁第128頁第128頁第129頁1、套管和井眼尺寸的選擇和確定方法確定井身結(jié)構(gòu)尺寸一般由內(nèi)向外依次進(jìn)行，首先確定生產(chǎn)套管尺寸，再確定下入生產(chǎn)套管的井眼尺寸，然后確定中層套管尺寸等，依此類推，直到表層套管的井眼尺寸，最后確定導(dǎo)管尺寸。生產(chǎn)套管根據(jù)采油方面要求來定?？碧骄畡t按照勘探方要求來定。套管與井眼之間有一定間隙，間隙過大則不經(jīng)濟(jì)，過小會(huì)導(dǎo)致下套管困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。間隙值一般最小在9.5～12.7mm(3/8～1/2in)范圍，最好為19mm（3/4in）。

五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第129頁1、套管和井眼尺寸的選擇和確定方法五、套管尺寸第130頁2、設(shè)計(jì)中考慮的因素生產(chǎn)套管尺寸應(yīng)滿足采油方面要求。根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油管大小、增產(chǎn)措施及井下作業(yè)等要求來確定。對(duì)于探井，要考慮原設(shè)計(jì)井深是否要加深，地質(zhì)上的變化會(huì)使原來的預(yù)告難于準(zhǔn)確，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中間套管，以及對(duì)巖心尺寸要求等。要考慮到工藝水平，如井眼情況、曲率大小、井斜角以及地質(zhì)復(fù)雜情況帶來的問題。并應(yīng)考慮管材、鉆頭庫存規(guī)格等的限制。五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第130頁2、設(shè)計(jì)中考慮的因素五、套管尺寸和井眼尺寸的選第131頁3．套管及井眼尺寸標(biāo)準(zhǔn)組合五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)81/2第131頁3．套管及井眼尺寸標(biāo)準(zhǔn)組合五、套管尺寸和井眼尺第132頁本章結(jié)束！第五章井眼軌道與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第132頁本章結(jié)束！第五章井眼軌道與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第133頁井眼軌道：是指在一口井鉆進(jìn)之前人們預(yù)想的該井井眼軸線形狀。井眼軌跡：是指一口已鉆成的井的實(shí)際井眼軸線形狀。19世紀(jì)末打直井20世紀(jì)20年代末直井防斜技術(shù)20世紀(jì)30年代初打定向井定向井：是使井眼沿某一軌跡鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的過程。井斜控制：是使井眼按規(guī)定的限制條件鉆進(jìn)的過程，而這些限制條件與井斜角＼偏離垂直方向的水平距離或二者有關(guān)第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第1頁井眼軌道：是指在一口井鉆進(jìn)之前人們預(yù)想的該井井眼軸第134頁定向井的應(yīng)用

(1)地面環(huán)境條件的限制：地面上的高山，湖泊，沼澤，河流，溝壑，海洋，農(nóng)田或重要的建筑物等；

(2)地下地質(zhì)條件的要求：增加油層穿越面積，提高產(chǎn)量和采收率（水平井）；適應(yīng)井下地質(zhì)條件，節(jié)省鉆井時(shí)間。對(duì)于斷層遮擋油藏，薄油層，側(cè)鉆井，多底井，分支井，大位移井，側(cè)鉆水平井，徑向水平井是定向井的新種類；

(3)處理井下事故的特殊手段（救援井、側(cè)鉆井）。

(4)減小地面井場(chǎng)占用面積，節(jié)省投資（叢式井、多底井）。第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第2頁定向井的應(yīng)用第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第135頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第3頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第136頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第4頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第137頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第5頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第138頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第6頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第139頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第7頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第140頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第8頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第141頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第9頁第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第142頁第一節(jié)基本概念第五章井眼軌道與井身軌跡設(shè)計(jì)第10頁第一節(jié)基本概念第五章井眼軌道與井身軌跡第143頁所謂井眼軌跡，實(shí)指井眼軸線。軌跡測(cè)量就是“測(cè)斜”。目前常用的測(cè)斜方法并不是連續(xù)測(cè)斜，而是每隔一定長度的井段測(cè)一個(gè)點(diǎn)。這些井段被稱為“測(cè)段”，這些點(diǎn)被稱為“測(cè)點(diǎn)”。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念Ａ點(diǎn)垂直井深A(yù)Ａ點(diǎn)測(cè)量井深：D＝ＯＡＡ點(diǎn)井斜角ＯHA第11頁所謂井眼軌跡，實(shí)指井眼軸線。一、軌跡的基本參數(shù)第第144頁井眼曲線的表示方法：垂直平面（井斜平面）與水平平面一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念NOO第12頁井眼曲線的表示方法：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)第145頁垂直平面上：每一點(diǎn)的井深與空間井眼的井深一樣,每一點(diǎn)的井斜角與與空間井眼對(duì)應(yīng)的井斜角一致。（不是直接投影）一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念OαBαAΔα第13頁垂直平面上：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第146頁水平面上：為空間井眼的水平投影一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念A(yù)NEBABSO第14頁水平面上：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第147頁(1)井深（Dm），又稱斜深：井深指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面為基準(zhǔn))至測(cè)點(diǎn)的井眼長度，也有人稱之為斜深，國外稱為測(cè)量井深(MeasureDepth)，井深常以字母Dm表示，單位為米(m)。井深的增量稱為井段，以ΔDm表示。二測(cè)點(diǎn)之間的井段稱為測(cè)段。一個(gè)測(cè)段的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)中，井深小的稱為上測(cè)點(diǎn)，井深大的稱為下測(cè)點(diǎn)。井深的增量總是下測(cè)點(diǎn)井深減去上測(cè)點(diǎn)井深。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念Ａ點(diǎn)垂直井深A(yù)Ａ點(diǎn)測(cè)量井深：

D＝ＯＡＡ點(diǎn)井斜角ＯHA測(cè)深：井口至測(cè)點(diǎn)處的井眼實(shí)長，米。第15頁(1)井深（Dm），又稱斜深：一、軌跡的基本參數(shù)第148頁(2)井斜角（Inclination,Inc.）

井斜角（α），單位為度：過井眼軸線上某測(cè)點(diǎn)作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進(jìn)方向延伸的部分稱為井眼方向線。井眼方向線與重力線之間的夾角就是井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測(cè)點(diǎn)處傾斜的大小。井斜角的增量：以Δα表示。AB井段井斜角增量為Δα＝αB-

αA。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念ＯAＢ井斜角：測(cè)點(diǎn)處井眼方向線（切線，指前）與重力線間的夾角，度。第16頁(2)井斜角（Inclination,Inc.）第149頁

井斜變化率：井斜角對(duì)井深的變化率，即鉆過單位井深井斜角的變化。度/30米(buildrate,droprate)第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)ＯAＢ第17頁井斜變化率：井斜角對(duì)井深的變化率，即鉆第150頁(3)井斜方位角（Φ）：某測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線投影到水平面上，稱為井眼方位線，或井斜方位線。以正北方位線為始邊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過的角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。井斜方位角的增量是下測(cè)點(diǎn)的井斜方位角減去上測(cè)點(diǎn)的井斜方位角：ΔΦ＝ΦB-ΦA(chǔ)一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念ＯＡＢＮＥfAfB方位角：測(cè)點(diǎn)處正北方向至井眼方向線在水平面投影線間夾角，度。第18頁(3)井斜方位角（Φ）：一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)第151頁

方位變化率：方位角對(duì)井深的變化率，即鉆進(jìn)單位井段，方位角的變化，度/30米walkrate第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)ＯＡＢＮＥfAfB第19頁方位變化率：方位角對(duì)井深的變化率，即鉆進(jìn)第152頁注意“方向”與“方位”的區(qū)別。

方位線是水平面上的矢量，而方向線則是空間的矢量。只要講到方位、方位線、方位角，都是在某個(gè)水平面上；而方向和方向線則是在三維空間內(nèi)（當(dāng)然也可能在水平面上）。井眼方向線是指井眼軸線上某一點(diǎn)處井眼前進(jìn)的方向線。該點(diǎn)的井眼方位線則是該點(diǎn)井眼方向線在水平面上的投影。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第20頁注意“方向”與“方位”的區(qū)別。一、軌跡的基本參數(shù)第153頁

需要注意的是，目前廣泛使用的磁性測(cè)斜儀是以地球磁北方位為基準(zhǔn)的。磁北方位與正北方位并不重合而是有個(gè)夾角，稱為磁偏角。磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北方位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北方位線的西面。用磁性測(cè)斜儀測(cè)得的井斜方位角稱為磁方位角。一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念第21頁需要注意的是，目前廣泛使用的磁性測(cè)斜儀是第154頁一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念

井斜方位角還可用“象限角”表示?！跋笙藿恰敝妇狈轿痪€與正北方位線或正南方位線之間的夾角。象限角在0～90度之間變化。N67.5oW讀作由北向西偏了67.5o。第22頁一、軌跡的基本參數(shù)第一節(jié)基本概念井斜方位第155頁第23頁第156頁第24頁第157頁第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)第25頁第一節(jié)基本概念一、軌跡的基本參數(shù)第158頁基本參數(shù)：測(cè)斜儀器在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上測(cè)得參數(shù)（井深、井斜角和井斜方位角）。計(jì)算參數(shù)：根據(jù)基本參數(shù)計(jì)算出來的參數(shù)。

(1)垂直深度，簡(jiǎn)稱垂深；

(2)水平投影長度，簡(jiǎn)稱水平長度或平長；

(3)水平位移，簡(jiǎn)稱平移；

(4)平移方位角；

(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)；

(6)視平移，亦稱投影位移；

(7)井眼曲率，狗腿嚴(yán)重度、全角變化率。二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第一節(jié)基本概念第26頁基本參數(shù)：測(cè)斜儀器在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上測(cè)得參數(shù)（井深、井第159頁(1)垂直深度D

垂直深度：簡(jiǎn)稱垂深，是指軌跡上某點(diǎn)至井口所在水平面的距離，垂深常以字母D表示；Trueverticaldepth(TVD)

垂深的增量稱為垂增，垂增以ΔD表示。垂增ΔD＝DB—DA第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)垂深：測(cè)點(diǎn)的垂直深度，米。第27頁(1)垂直深度D第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第160頁（2）水平投影長度Lp

：

水平投影長度簡(jiǎn)稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點(diǎn)至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平長度的增量：稱為平增。平長以字母上Lp表示，平增以ΔLp表示。平長和平增在圖5—4中是指曲線的長度。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

水平投影長度：測(cè)點(diǎn)與井口之間的井眼長度在水平面的投影長度，米。第28頁（2）水平投影長度Lp：第一節(jié)基本概念二第161頁(3)水平位移S

水平位移：簡(jiǎn)稱平移，指軌跡上某點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。此投影線稱為平移方位線。水平位移常以字母S表示。如圖5—5所示。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

水平位移：測(cè)點(diǎn)至井口所在的鉛垂線的距離，米。第29頁(3)水平位移S第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第162頁

在國外將水平位移稱作閉合距。而我國油田現(xiàn)場(chǎng)常特指完鉆時(shí)的水平位移為閉合距。

閉合距：井底的水平位移，米。closure

第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)ＯＡＮＡ點(diǎn)水平位移：ＳA＝OAE(完井井底)閉合距：SE＝OE閉合方位角fE第30頁在國外將水平位移稱作閉合距。而我國油田第163頁(4)平移方位角θ

平移方位角：指平移方位線所在的方位角，即以正北方位為始邊順時(shí)針轉(zhuǎn)至平移線上所轉(zhuǎn)過的角度，常以字母θ表示。如圖5—5所示。

第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第31頁(4)平移方位角θ第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)第164頁

閉合方位角：在水平投影圖上測(cè)點(diǎn)處正北方向與閉合方位線間的夾角，度(closureazimuth)

在國外將平移方位角稱作閉合方位角。而我國油田現(xiàn)場(chǎng)常特指完鉆時(shí)的平移方位角為閉合方位角。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)ＯＡＮＡ點(diǎn)水平位移：ＳA＝OAE(完井井底)閉合距：SE＝OE閉合方位角fE第32頁閉合方位角：在水平投影圖上測(cè)點(diǎn)處正北方向第165頁(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)

N坐標(biāo)和E坐標(biāo)：是指軌跡上某點(diǎn)在以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。此水平面坐標(biāo)系有兩個(gè)坐標(biāo)軸，一是南北坐標(biāo)軸，以正北方向?yàn)檎较?；一是東西坐標(biāo)軸，以正東方向?yàn)檎较?。如圖5—4所示，A、B二點(diǎn)的水平坐標(biāo)分別為NA、EA和NB、EB。水平坐標(biāo)可以有增量，以ΔN、ΔE表示。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)第33頁(5)N坐標(biāo)和E坐標(biāo)第一節(jié)基本概念二、軌跡的第166頁(6)視平移V

視平移：亦稱投影位移，是水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影長度。視平移以字母V表示。如圖5—5所示，A、B二點(diǎn)的視平移分別為VA、VB。當(dāng)實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌跡偏差很大時(shí)甚至背道而馳時(shí)，視平移可能成為負(fù)值。第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)

視平移：測(cè)點(diǎn)水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影，米。verticalsection第34頁(6)視平移V第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算第167頁弧段OA：水平投影長度線段OA：水平位移θ：平移方位角

V：視平移N坐標(biāo)E坐標(biāo)第一節(jié)基本概念二、軌跡的計(jì)算參數(shù)θ第35頁弧段OA：水平投影長度第一節(jié)基本概念二、軌跡第168頁井眼曲率

井眼曲率：指井眼軌跡曲線的曲率。有人稱作“狗腿嚴(yán)重度”，“全角變化率”。由于實(shí)鉆井眼軌跡是任意的空間曲線，其曲率是不斷變化的，所以在工程上常常計(jì)算井段的平均曲率。

“狗腿角”：對(duì)一個(gè)測(cè)段(或井段)來說，上、下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線是不同的，兩條方向線之間的夾角(注意是在空間的夾角)稱為“狗腿角”，也有人稱為“全角變化”。即上下二測(cè)點(diǎn)的兩條方向線之間的夾角（空間夾角）。

井眼平均曲率：狗腿角被測(cè)段(或井段)除即可得到該段的井眼平均曲率。顯然，所取測(cè)(井)段越短，平均曲率就越接近實(shí)際曲率。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第36頁井眼曲率第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第169頁NO

井眼的曲率K：（holecurvature)井眼切線的方向相對(duì)于井深的變化率

K表示曲線偏離直線的程度。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)r1r2L第37頁NO井眼的曲率K：（holecurvat第170頁井眼曲率計(jì)算方法：先計(jì)算狗腿角，再計(jì)算平均井眼曲率。

Lubinski公式：我國鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定狗腿角的計(jì)算公式：式中：α—井斜角；

φ—方位角；

αc—平均井斜角第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第38頁井眼曲率計(jì)算方法：第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第171頁全角變化率K：井眼的空間曲率。井眼軌跡曲線的曲率。第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)KAB第39頁全角變化率K：井眼的空間曲率。井眼軌跡曲線的曲率第172頁第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第40頁第一節(jié)基本概念三、撓曲參數(shù)第173頁1、水平投影圖相當(dāng)于機(jī)械制圖中的俯視圖，也相當(dāng)于將井眼軌跡這條空間曲線投影到井口所在的水平面上。圖中的坐標(biāo)為N坐標(biāo)和E坐標(biāo)，以井口為坐標(biāo)原點(diǎn)。所以只要知道一口井軌跡上所有各點(diǎn)的N、E坐標(biāo)值就可以很容易畫出該井軌跡的水平投影圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面水平投影圖：空間井眼軌跡的俯視圖。第41頁1、水平投影圖第一節(jié)基本概念四、井身剖面水平第174頁2、垂直投影圖相當(dāng)于機(jī)械制圖中的側(cè)視圖，即將井眼軌跡這條空間曲線投影到鉛垂平面上。圖中的坐標(biāo)為垂深D和視平移V，也是以井口為坐標(biāo)原點(diǎn)。但是經(jīng)過井口的鉛垂平面有無數(shù)個(gè)，應(yīng)該選擇那個(gè)呢?我國鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選擇設(shè)計(jì)方位線所在的那個(gè)鉛垂平面。這樣的垂直投影圖與設(shè)計(jì)的垂直投影圖進(jìn)行比較，可以看出實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)井眼軌跡的差別，便于指導(dǎo)施工中軌跡控制。顯然，只要計(jì)算出一口井軌跡上所有各點(diǎn)的垂深和視平移就可以很容易畫出該井軌跡的垂直投影圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面垂直投影圖：將軌跡數(shù)據(jù)投影到指定的垂直平面內(nèi)（通常為設(shè)計(jì)平面）第42頁2、垂直投影圖第一節(jié)基本概念四、井身剖面垂直第175頁3、垂直剖面圖

垂直剖面圖的形式原理：參看圖5—7，設(shè)想經(jīng)過井眼軌跡上每一個(gè)點(diǎn)作一條鉛垂線，所有這些鉛垂線就構(gòu)成了一個(gè)曲面。這種曲面在數(shù)學(xué)上稱作柱面。此曲面有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是可以展平到一個(gè)平面上。當(dāng)此柱面展平時(shí)就形成了垂直剖面圖。實(shí)際的垂直剖面圖并不是按照先作柱面然后展平的辦法得到。垂直剖面圖的兩個(gè)坐標(biāo)是垂深D和水平長度上Lp。實(shí)際上，只要計(jì)算出一口井軌跡上所有各點(diǎn)的垂深和水平長度就可以很容易畫出該井軌跡的垂直剖面圖。第一節(jié)基本概念四、井身剖面