定向井設(shè)計(jì)暨compass操作指南講解

第六章定向井設(shè)計(jì)暨compass操作指南

一、定向井設(shè)計(jì)需要的基本數(shù)據(jù)

、單井

所鉆井井口的大地坐標(biāo)，靶點(diǎn)的大地坐標(biāo)并給出相應(yīng)的經(jīng)緯度，以及定向井的靶區(qū)

描述（如定向井靶點(diǎn)半徑，水平井等）。

(2)井身結(jié)構(gòu)及套管程序（給定垂深），以及所用套管的型號(hào)和單位重量。

若下抽油泵，請(qǐng)給定垂深和該垂深下的前后井段。

(4)該井所在地區(qū)的詳細(xì)地質(zhì)資料（包括地質(zhì)分層，巖性及風(fēng)險(xiǎn)提示等）。

該井分段所用的泥漿比重，塑性粘度，切力，信服值等。

鉆機(jī)的游動(dòng)系統(tǒng)重量，以及泥漿泵型號(hào)及功率和供應(yīng)的工作排量。

可供應(yīng)的鉆桿和加重鉆桿鋼級(jí)、公稱尺寸，震擊器型號(hào)，鉆頭種類等等。

給定工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及特別要求。

該地區(qū)內(nèi)已鉆井的定向井資料。

、叢式井

平臺(tái)的槽口分布，槽口間距，平臺(tái)結(jié)構(gòu)北角，該平臺(tái)的中心坐標(biāo)（大地坐標(biāo)）和經(jīng)

緯度，以及覆蓋區(qū)內(nèi)全部已鉆井（包括探井）的井眼軌跡數(shù)據(jù)（井斜、方向等）。

叢式井的井口和靶點(diǎn)大地坐標(biāo)及靶點(diǎn)垂深，定向井的靶區(qū)描述（如定向井靶點(diǎn)半徑，

水平井等），以及油底垂深和口袋長(zhǎng)度等。

(3)井身結(jié)構(gòu)及套管程序（給定垂深），所用套管的型號(hào)和單位重量等。.

若下抽油泵，請(qǐng)給定垂深和該垂深下的前后井段。

(5)該井所在地區(qū)的詳細(xì)地質(zhì)資料（包括地質(zhì)分層，巖性及風(fēng)險(xiǎn)提示等）。

該井分段所用的泥漿比重、塑性粘度、切力、信服值等。

鉆機(jī)的游動(dòng)系統(tǒng)重量，以及泥漿泵型號(hào)及功率和供應(yīng)的工作排量等。

可供應(yīng)的鉆桿和加重鉆桿鋼級(jí)、公稱尺寸，震擊器型號(hào)，鉆頭種類等等。

該地區(qū)內(nèi)已鉆井的定向井資料。

給定工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及特別要求。

、叢式井設(shè)計(jì)1．叢式井的看法

叢式井是指一組定向井（水平井），它們的井口是集中在一個(gè)有限范圍內(nèi)，如海上鉆

井平臺(tái)、沙漠中鉆井平臺(tái)、人工島等。叢式井的廣泛應(yīng)用是由于它與鉆單個(gè)定向井對(duì)照較，

大大減少鉆井成本，并能滿足油田的整體開發(fā)要求。

2．叢式井設(shè)計(jì)應(yīng)試慮的問題

（1）．井身剖面

在滿足油田開發(fā)要求的前提下，盡量選擇最簡(jiǎn)單剖面，如典型的“直一增一穩(wěn)”三段制，

這樣將減少鉆井工序，降低摩阻，減少鉆井時(shí)復(fù)雜情況和事故發(fā)生的可能性。

2）．井身結(jié)構(gòu)

依照地質(zhì)要求和鉆井目的，決定采用何種井身結(jié)構(gòu)。

（3）．造斜點(diǎn)

造斜點(diǎn)應(yīng)選在牢固、均質(zhì)、可鉆性較高的地層。造斜點(diǎn)深度的選擇應(yīng)試慮以下幾點(diǎn)：

A.相鄰井的造斜點(diǎn)上下最少要錯(cuò)開15米以上，平時(shí)錯(cuò)開30～50米，防范井眼間竄通和

磁攪亂；

中間井口用于位移小的井，造斜點(diǎn)較深。外面井口用于位移較大的井，造斜點(diǎn)較淺；

C.若是設(shè)計(jì)的最大井斜角高出采油工藝或老例測(cè)井的限制或要求，應(yīng)將造斜點(diǎn)提高或增

加設(shè)計(jì)造斜率。

．造斜率

在叢式井中，平時(shí)設(shè)計(jì)各井的造斜率為7～16°米。

(5)．最大井斜角在保證油田開發(fā)要求的前提下，太大，并保證其他作業(yè)的順利進(jìn)行，

盡量不使井斜角太大，

如電測(cè)、下套管作業(yè)等。

以防范鉆井作業(yè)時(shí)，扭矩和摩阻

老例測(cè)井工具經(jīng)過的井段其最

大井斜為

62°。若是初始設(shè)計(jì)出最大井斜角達(dá)

60°以上，則應(yīng)合適調(diào)整造斜點(diǎn)和造斜率，

使最大井斜不高出60°。自然，在一個(gè)叢式井平臺(tái)上，可選擇幾口邊緣井取水平井，以充

分地利用平臺(tái)，擴(kuò)大采油面積。

．井口分配

井口分配應(yīng)試慮以下幾點(diǎn)：

用外面的井口打位移大的井，用中間的井口打位移較小的井。

按整個(gè)井組的各井方向，盡量均布井口，使井口與井底連線在水平面上的投影圖盡量不訂交，且成放射狀分布，以方便軌跡追蹤。

C.考慮到鉆井平臺(tái)的最大額定載荷分布，將井斜大、位移大、井深較深的井安排在平臺(tái)

額定載荷大的地方。

D.若是依照（1）、（2）、（3）的序次仍有不能夠錯(cuò)開的井，能夠經(jīng)過調(diào)整造斜點(diǎn)或造

斜率的方法來解決。

(7)．防范井眼相碰

直井段的井身要吻合要求，762毫米（30英寸）套管要求傾斜度小于0.5～l°。同排井

在方向上要錯(cuò)開，防范攪亂。鄰井采用不相同造斜率。徑為

表層套管下深要錯(cuò)開，斜井段在空間交織的井，最小距離為

15米。

20米，直井段安全圓柱半

(8)．合理安排鉆井序次第一要按地質(zhì)、開發(fā)部門有關(guān)注水配產(chǎn)要求和進(jìn)一步對(duì)地層情況的掌握來進(jìn)行?？刹捎孟韧馀啪髢?nèi)排井的序次，防范內(nèi)排巖屑堆集須進(jìn)行清理；或由底盤一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)的方式。選擇好一條合理的鉆臺(tái)井架搬動(dòng)路線，可省時(shí)省力。

．使用優(yōu)秀鉆井液，減少摩阻。對(duì)于井斜過大、水平位移過大的井，采用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置來改進(jìn)鉆井作業(yè)。

．上部井段采用集束鉆井或集中打表層方式，可節(jié)約時(shí)間，提高鉆井速度。

三、鉆井平臺(tái)地址優(yōu)選對(duì)于叢式井來說，優(yōu)選平臺(tái)地址，比一口定向井的設(shè)計(jì)更重要，且影響更大。

鉆井工程方面的情況以外，還要考慮輸油管道的建設(shè)、井場(chǎng)的地貌情況等，

除了考慮

單從定向鉆井的

角度來優(yōu)選，平時(shí)采用兩種優(yōu)選方式，一是累計(jì)水平位移最小，二是累計(jì)井深最少。

1．累計(jì)水平位移最小的平臺(tái)地址優(yōu)選無論平臺(tái)地址如何，靶點(diǎn)地址是必然的。

值最小就是這種優(yōu)選方式的要點(diǎn)。

因此，計(jì)算平臺(tái)地址與靶點(diǎn)的距離，

并使累計(jì)

靶點(diǎn)地址平時(shí)以座標(biāo)值給定，Y值是東西方向的座標(biāo)值，即

即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座標(biāo)值，X值相當(dāng)于北南位移，Y值相當(dāng)于東西位移，水平位移的計(jì)

算可依照兩點(diǎn)間的距離公式來求到：2．累計(jì)井深最少的地址優(yōu)選

采用這種優(yōu)選方式，第一要依照井底和井口地址進(jìn)行試算。把全部井的軌跡全部設(shè)計(jì)出

來，計(jì)算出累計(jì)的井深，爾后改變井口地址，重新作軌跡設(shè)計(jì)，直到設(shè)計(jì)出最小的累計(jì)井深。

無論哪一種平臺(tái)地址優(yōu)選方式，在確定其優(yōu)選的井口地址時(shí)，必定保證全部井都能打成。

因此，第一是平臺(tái)上的少許井的水平位移不能夠特別大；第二是少許井的總井深不能夠特別深；第三是為了有利于進(jìn)行叢式井作業(yè)，

應(yīng)盡可能少地進(jìn)行繞障作業(yè)，

最少在叢式井設(shè)計(jì)中，

基

本上不存在繞障問題。四、Compass軟件簡(jiǎn)介

1、基本看法

Origins(本源)

1987JamiesionTechnicalSoftware---DOSCOMPASS

1994DRDofTulsa---Wellpath(DirectionalPackage)

1995MunroGarrett---Target(DirectionalPackage)

1995Landmark---COMPASSforWindows(DOS+Wellpath+Target)

2、測(cè)量基礎(chǔ)

(1)GeodeticSystem大地測(cè)量系統(tǒng)

FlatEarth－

UTM－通用橫向墨卡托圖

GPS-全球定位系統(tǒng)

CGP-中國高斯投影

(2)Ellipsoid參照橢球體

GeomagneticModel

LocalCo-ordinate

(5)mapCo-coordinate(平面直9角坐標(biāo)系，相對(duì)地址)

Easting-橫(E)Y坐

Nothing-(N)X坐

(6)GlobalCo-coordinate(

Latitude度

Longitude度

(7)LeaseLine(租借)

North/South-NS向投影

East/West-EW向投影

地理坐系，地址

)

3、內(nèi)容

靶點(diǎn)限制條件、井眼跡

定向造斜方法及后控制方法

斜與算

柱扭矩及阻力

4、原

依照油田勘探、開部署的要求，保安全井

要有利于提高油襟懷和采收率

有利于井、采油和修井作

盡可能比的剖面型

、算參數(shù)

基本參數(shù)：井深、井斜、方向

算參數(shù)：垂深、N和E坐、水平投影度、垂直重量、井眼曲率（狗腿重度）、

合方向、合距??

、式井

防碰描技

(1).目的

在式井和施工中，不要求中靶，而且要求防范兩井交織相碰

行井距離描有助于兩井任一井深的相地址，以便采用相的措施

(2).常用描方法介

近來距離描：能夠確定參照井井眼上任一點(diǎn)到比井井眼的近來距離和最

近距離描

法面距離描：能夠確定參照點(diǎn)切的法面與描點(diǎn)的交點(diǎn)，同求出兩點(diǎn)的距離

及相方向，而在極坐平面上畫出法面距離描

遇到式井防碰，宜使用近來距離描法。

認(rèn)識(shí)分別系數(shù)(SF)的概

念，如左圖所示。

五．Compass軟件操作方法

1．創(chuàng)辦公司

點(diǎn)擊File—→New—→Company出現(xiàn)下界限面：在公司屬性中注意填寫以下內(nèi)容(Anticollision)2．創(chuàng)辦油田(Project)

注意紅色箭頭指示的地方必然要填上最新的地磁模型(GeodeticModels)

依照實(shí)質(zhì)情況，填入正確的大地投影系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。比方，BZ25-1油田，應(yīng)

該選擇如上參數(shù)，并選定合適的地區(qū)(MapZone)，該數(shù)據(jù)由甲方供應(yīng)。

3．創(chuàng)辦平臺(tái)在Map一欄，填入該平臺(tái)大地坐標(biāo)值X(N)和Y(E),注意紅色箭頭的經(jīng)緯度必然要

和甲方給定的一致(或在其給定的范圍內(nèi))。最后注意選定GridNorth(網(wǎng)格北)。

創(chuàng)辦槽口(若是是單井，該步驟能夠省略)。

下面以BZ25-1A平臺(tái)為例,依照甲方給的資料，以下：

平臺(tái)槽口結(jié)構(gòu)為4×9，間距為2(列距)×1.8(行距)

平臺(tái)結(jié)構(gòu)北角－81.5度。

步驟以下：

點(diǎn)擊槽口標(biāo)志，爾后點(diǎn)擊Geometry(將平臺(tái)槽口看作整體來設(shè)計(jì))—→Rectangle

進(jìn)入以下界面：(圖6)

1）、在紅色框表示的空格內(nèi)分別填入最左上方的槽口和中心槽口之間的間距。

2）、在藍(lán)色框表示的空格內(nèi)分別填入行數(shù)×行距

列數(shù)×列距。

爾后點(diǎn)擊保存出現(xiàn)以下槽口表示圖：

注意，我們規(guī)定在實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)過程中規(guī)定槽口編號(hào)為從下向上編排角的編號(hào)應(yīng)為01)。

(即最左下

接下來在圖6中的綠色框中填入該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)北角－

ToSingleSlot,將整體的平臺(tái)變換為單個(gè)的槽口

81.5度，爾后點(diǎn)擊,以以下圖所示：

Convert

5、井眼軌跡設(shè)計(jì)

創(chuàng)辦單井

在紅色框內(nèi)填入轉(zhuǎn)盤面的高度。

打開一個(gè)plan，注意選擇以下圖中紅色框中的內(nèi)容。

接下來，依照甲方給定的數(shù)據(jù)輸入靶點(diǎn)坐標(biāo)(包括X,Y值和深度)

注意在紅色框內(nèi)輸入靶點(diǎn)深度(注：需要在甲方給定的以海平面為基準(zhǔn)的深度基

礎(chǔ)上再加上轉(zhuǎn)盤面的高度)。

在藍(lán)色框內(nèi)分別輸入X(N)和Y(E)值。紅色框內(nèi)表示該靶為圓形靶，靶區(qū)范圍為30m。以下圖所示為定向井設(shè)計(jì)方法，目前常用的為紅色框中的四種。

Slant：常用于二維定向井設(shè)計(jì)

DoglegToolface：常用于扭方向、繞障、單靶點(diǎn)設(shè)計(jì)

Hold：常用于穩(wěn)斜設(shè)計(jì)

OptimumAlign：常用于雙靶點(diǎn)和多靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)

下面以單靶點(diǎn)設(shè)計(jì)為例：

方法1：選擇Slant

在紅色框內(nèi)分別輸入造斜點(diǎn)和造斜率，。選上靶點(diǎn)，即可計(jì)算(紅色箭頭表示的兩項(xiàng)不參入計(jì)算)。計(jì)算結(jié)果以下

方法2：先選擇Hold，表示造斜以前的穩(wěn)斜段。以以下圖紅框內(nèi)所示。爾后選擇DoglegToolface，出現(xiàn)以下界面，選擇紅色框中所示內(nèi)容，爾后計(jì)算，出現(xiàn)以下界面：

經(jīng)過比較，兩種設(shè)計(jì)方法計(jì)算得出的結(jié)果完好一致。

雙靶點(diǎn)井的設(shè)計(jì)方法：第一步同單靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法

2，先選擇

Hold

穩(wěn)斜，爾后選擇

OptimumAlign

，

出現(xiàn)以下圖：

選中兩個(gè)靶點(diǎn)，以3°/30m的造斜率計(jì)算即可。

6、導(dǎo)出數(shù)據(jù)

能夠依照要求導(dǎo)出不相同格式的數(shù)據(jù)如txt、excel、pdf等。

方法以下：

導(dǎo)出txt：點(diǎn)擊file→export→surveydata，進(jìn)入界面以下：

紅色方框中的格式為定向井內(nèi)部編寫的格式(每30m一點(diǎn))。導(dǎo)出excel，pdf格式：點(diǎn)擊report→planning→standardplan，出現(xiàn)下界限

面紅色框內(nèi)可依照需要選擇不相同的間隔點(diǎn)，

藍(lán)色框內(nèi)是軌跡數(shù)據(jù)的范圍，

能夠任意

選擇軌跡數(shù)據(jù)報(bào)告出來此后，點(diǎn)擊

savereporttofile

，再點(diǎn)擊上圖中的紅色框可

以選擇想要保存的格式。

7、出圖(垂直投影圖，水平投影圖，3D立體投影圖等)

垂直投影圖：點(diǎn)擊Plot→SectionView(也許直接點(diǎn)擊快捷方式)，

點(diǎn)擊File→Export→GraphExport→WindowsMetafile保存即可。

水平投影圖：點(diǎn)擊Plot→PlanView(也許直接點(diǎn)擊快捷方式)，保存方法同上。

3D立體投影圖：點(diǎn)擊Plot→3DView(也許直接點(diǎn)擊快捷方式)，

若是要將全部井的軌跡都加上，方法以下：

點(diǎn)擊SelectOffsetDesigns，在藍(lán)色框內(nèi)選擇想要的設(shè)計(jì)種類，在紅色框

內(nèi)選擇想要的井，以下：點(diǎn)擊OK，爾后再點(diǎn)擊(ToggleOffsetDesigns)，能夠依照要求選擇注明一口井的靶點(diǎn)，也能夠選擇注明全部井的靶點(diǎn)

(如上圖所示)。

除以上作圖方法外，還可以夠選擇使用WallPlotComposer()來作圖。

點(diǎn)擊出現(xiàn)以下界面，經(jīng)過點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵就可以畫自己想要的各種軌跡圖。

以以下圖：藍(lán)框內(nèi)為垂直投影圖，紅框內(nèi)為水平投

影圖，綠框內(nèi)為平臺(tái)的槽口圖。

注：用這種方法作圖的好處是能夠?qū)⒉幌嗤N類的圖放在一起，以以下圖所示：8、防碰掃描方法的應(yīng)用。

點(diǎn)擊Analysis，出現(xiàn)以下圖，點(diǎn)擊AnticollisionSettings出現(xiàn)

右圖，藍(lán)色框內(nèi)為掃描間隔點(diǎn)的距離，紅色框內(nèi)為掃描的井段范圍，綠色框內(nèi)為

相鄰兩井間的誤差橢圓中心距離。這些值都能夠依照詳細(xì)要求來設(shè)定。

爾后再點(diǎn)擊即可出防碰掃描報(bào)告，以下：注意CC/SF/ES這3個(gè)英文簡(jiǎn)寫所表示的定義。

一般來說，隨著井深的不斷增加，CC值也是逐漸增大的。SF值必然要在1.5以

上才是安全范圍。在創(chuàng)辦公司時(shí)已經(jīng)有規(guī)范(以以下圖)。

9、設(shè)計(jì)過程種需要引起注意的一些問題。

如何增加工具

在做設(shè)計(jì)時(shí)，若是新建一個(gè)公司，第一需要將工具增加進(jìn)去，能夠?qū)⒁郧暗墓?/p>

的工具先導(dǎo)出（export）至某一目錄下，再導(dǎo)入（import）至公司屬性下的工具設(shè)置中。

比方，將公司BOC中的工具先導(dǎo)出來，操作以下：

新建公司cnooc后，點(diǎn)擊將上述導(dǎo)出的工具導(dǎo)入，以以下圖所示。

2）若是轉(zhuǎn)盤面高度發(fā)生變化，應(yīng)該如何更正。

比方某井初始RKB為28m，現(xiàn)在變?yōu)?5m，操作方法以下：先選中現(xiàn)在

的RKB高度

點(diǎn)擊設(shè)計(jì)屬性：

更正紅色框中

的深度標(biāo)準(zhǔn)。

最后再將此處的高度修正即

可完成。

（3）投影方向的選擇。

點(diǎn)擊PlanDesignProperties→VertSection，以