,定向井,一定向井的剖面類型及其應用定向鑽井就是使井眼按預定偏向偏斜鑽達地下預定目的的一門科學手藝定向鑽井的應用局限很廣,定向井的剖面類型共有十多種然則大多數常劃定向井的剖面是三種基本剖面類型延續增斜型按井斜角的巨細局限定向井又可分為常劃定向井井斜角55大斜度井井斜角5585水平井井斜角85有水平延伸段二定向井井身參數現實鑽井的定向井井眼軸線是一條空間曲線鑽進一定的井段后要舉行測斜被測的點叫測點兩個測點之間的距離稱為測段長度每個測點的基本參數有三項井斜角方位角和井深這三項稱為井身基本參數也叫井身三要素1丈量井深指井口至測點間的井眼現實長度2井斜角測點處的井眼偏向線與重力線之間的夾角3方位角以正北偏向線為始邊順時針旋轉至方位線所轉過的角度該偏向線是指在水平面上方位角可在0,360之間轉變現在普遍使用的種種磁力測斜儀測得的方位值是以地球磁北方位線為準的稱為磁方位角磁北偏向線與正北偏向線之間有一個夾角稱磁偏角磁偏角有器械之分稱為東或西磁偏角真方位的盤算式如下真方位磁方位角十東磁偏角或真方位磁方位角一西磁偏角公式可歸納綜合為東加西減四個字方位角也有以象限示意的以南S北N偏向向東E西W偏向的偏斜示意如N10ES20W在舉行磁方位校正時必須注重磁偏角在各個象限里是加上照樣減去4造斜點從垂直井段最先傾斜的起點5垂直井深通過井眼軌跡上某點的水平面到井口的距離6閉合距和閉合方位l閉合距指水平投影面上測點到井口的距離通常指靶點或井底的位移而其他測點的閉合距離可稱為水平位移2閉合方位指水平投影響圖上從正北偏向順時針轉至測點與井口連線之間的夾角7井斜轉變率和方位轉變率井斜轉變率是指單元長度內的井斜角度轉變情形方位轉變率是指單元長度內的方位角轉變情形均以度100米來示意也可使用度30米或度100英尺等8方位提前角或導角預計造斜時方位線與靶點偏向線之間的夾角三狗腿嚴重度狗腿嚴重是用來丈量井眼彎曲水平或轉變快慢的參數以度100英尺示意可用剖析法圖解法查表法尺算法等來盤算狗腿嚴重度k1第一套公式2第二套公式coscosa1cosa2sina1sina2cosj本式是由魯賓斯基推導出來的使用異常普遍美國人按上式盤算出差其餘a1a2和j值下的狗腿角值並列成表格形成了查表法3第三套公式h兩測點間的狗腿角若將三套公式作對照第一套公式具有普遍性適合於多種形狀的井眼第二套只適用於平面曲線的井眼即二維井型第三套是近似公式用於井斜和方位轉變較小的情形四測斜盤算的主要方式測斜盤算的方式可分為兩大類二十多種一類是把井眼軸線視為由許多直線段組成另一類則視其為差異曲率半徑的圓弧組成盤算方式多種多樣測段形狀不能確定主要的盤算方式有正切法平衡正切法平均角法曲率半徑法最小曲率法弦步法和麥庫立法從盤算精度來講最高的是曲率半徑法和最小曲率法其次是平均角法以下各圖和盤算公式中下角符號12劃分代表上測和下測點1平均角法角平均法此法以為兩測點間的測段為一條直線該直線的偏向為上下兩測點處井眼偏向的矢量和偏向測段盤算公式2平衡正切法此法假定二測點間的井段為兩段各即是測段長度一半的直線組成的折線它們的偏向劃分與上下兩測點處的井眼偏向一致如圖96盤算式為3曲率半徑法圓柱螺線法此法假設兩測點間的測段是條等變螺旋角的圓柱螺線螺線在兩頭點處與上下二測點處的井眼偏向相切如圖97測段的盤算公式有三種表達形式1第一種表達形式913916式中這四個公式是最常用的盤算公式3第三種表達形式4曲率半徑法的特殊情形處置第三種特殊情形12且其中之一即是零此時按二測點方位角相等來處置然後裔入第二種特殊情形的盤算式中4最小曲率法最小曲率法假設兩測點間的井段是一段平面的圓弧圓弧在兩頭點處與上下二測點處的井眼偏向線相切測段盤算如圖98測段盤算公式如下令fM2tg2fM是個大於1但很靠近1的值在狗腿角足夠小的情形下可近似以為fM1這時上述四個盤算公式就完全釀成平衡正切法的公式了它是對平衡正切法公式的校正S是切線1M和M2在水平面上的投影之和即S1MM2S並不是測段的水平投影長度S要作出井身垂直剖面圖需要求出S而最小曲率法卻求不出S這是最小曲率法的瑕玷為了作出垂直剖面圖可用下式近似地求出S,第二節定向井剖面設計在開鑽前認真舉行設計可以大大節約定向鑽井的成本影響井眼軌跡的因素許多其中一些因素很難舉行估算如在某些地層中的方位漂移情形等因此在統一區域獲得的鑽井履歷很主要這些履歷可以在其他井設計歷程中起主要的參考作用一設計資料要舉行一口定向井的軌道設計事情作業者至少應提供靶點的垂深水平位移和方位角或提供井口與靶點的座標位置通過座標換算盤算出方位角和水平位移此外定向井工程師還要網絡下列資料1作業區域和地理位置通過作業區域通常可以找到該區域已完井的鑽井作業資料野貓井除外並對地層情形方位漂移有一定的領會憑證地理位置可以盤算或查獲得地磁偏角2地質設計書和井身結構領會有關地層壓力地溫梯度地層傾角走向岩性斷層可能遇到的龐大情形以及油藏工程師的特殊要求等3作業者對造斜點造斜率增降斜率的要求以及平安圓柱最大井斜等井身質量的要求4領會鑽井承包商的情形如泥漿泵性能井下鑽具組合各組件的基本情形等二設計原則1能實現鑽定向井的目的定向井設計首先要保證實現鑽井目的這是定向井設計的基本原則設計職員應憑證差其餘鑽探目的對設計井的井身剖面類型井身結構鑽井液類型完井方式等舉行合理設計以利於平安優質快速鑽井如救險井的鑽井目的是制服井噴和滅火珍愛油氣資源因此救險井的設計應充實體現其目的一是靶點的層位選擇合理二是靶區半徑小小於10米中靶要求高三是盡可能選擇簡樸的剖面類型以減小井眼軌跡控制和施工難度加速鑽井速率四是井身結構井控措施等應知足要求2盡可能行使方位的自然漂移紀律在使用牙輪鑽頭鑽進時方位角的轉變往往有向右增添的趨勢稱為右手漂移紀律如圖99所示靶點為T設計方位角為j若按j定向鑽進則會鑽達T點只有根據j角偏向鑽進才會鑽達目的點Tj角稱為提前角提前角的巨細要憑證區域的實鑽資料統計出方位漂移率來確定我國海上開發井一樣平常取27度現在盛行的PDC鑽頭如RC426型等對方位右漂具有較好的抑制效果在地層傾角小岩性穩固時PDC鑽頭具有方位左漂的趨勢這主要是由於PDC鑽頭的切削方式造成的因此要使用PDC鑽頭鑽進的定向井提前角要適當地小一點3憑證油田的組織特徵有利於提高油氣產量提高投資效益4有利於平安優質和快速鑽井知足採油和修井的作業要求三剖面設計中應思量的問題1選擇合適的井眼曲率井眼曲率不宜過小這是由於井眼曲率限制太小會增添動力鑽具造斜井段扭方位井段和增降斜井段的井眼長度從而增大了井眼軌跡控制的事情量影響鑽井速率井眼曲率也不宜過大否則鑽具偏磨嚴重摩阻力增大和起下鑽難題也容易造成鍵槽卡鑽還會給其他作業如電測固井以及採油和修井等造成難題因此在定向井中應控制井眼曲率的最大值我國海上定向井一樣平常取716100米最大不跨越20100米差其餘井段要選用差其餘井眼曲率詳細如下井下動力鑽具造斜的井眼曲率取716100米轉盤鑽增斜的增斜率取712100米轉盤鑽降斜的降斜率取38100米井下動力鑽具扭方位的井眼曲率取714100米導向馬達調方位或增斜的井眼曲率取512100米說明隨着中曲率大斜度井和水平井的迅速生長對通俗定向井的井眼曲率或狗腿嚴重度的限制越來越少API尺度中已不再劃定常劃定向井的狗腿嚴重度為了保證起下鑽順遂和套管平安必須對設計剖面的井眼曲率舉行校核以限制最大井眼曲率的數值井下動力鑽具造斜和扭方位井段的井眼曲率Km應知足下式Dc套管外徑厘米2井眼尺寸現在通例的定向井工具能知足152445毫米61712英寸井眼的定向鑽井要求一樣平常地說大尺寸井眼對照容易控制軌跡但由於鑽鋌的尺寸也較大形成彎曲所需的鑽壓較巨細井眼要使用更小更柔的鑽具而且地層因素對軌跡的影響也較大因此小井眼的軌跡控制更難題一些在通例的井眼尺寸中大多數定向井可接納直井的套管程序若是實鑽井眼軌跡較滑膩沒有較大的狗腿那麼縱然在大井斜井段也能較順遂地舉行下套管作業固然在斜井段應在套管上加扶正器以支持套管阻止在下套管歷程中發生壓差卡鑽同時提高固井質量另外在大斜度井段可憑證井段長度和作業時間決議是否使用厚壁套管3鑽井液設計1定向井鑽井液設計十分主要鑽井液應有足夠的攜砂能力和潤滑性以削減卡鑽的時機2鑽井液性能控制對削減定向井鑽柱拉伸與扭矩也很主要3鑽井液中應加潤滑劑鑽井液密度與粘度必須隨時控制4若是用水基鑽井液那麼在正常壓力井段應使用高排量和低固相含量的鑽井液這樣有利於清潔井眼5水基鑽井液應具有優越的潤滑性能以削減鑽具摩阻和壓差卡鑽然而在海上鑽井一定要阻止污染問題6若是有異常高壓井段要求鑽井液密度到達145克厘米3或更高那麼應思量在鑽開該高壓地層前下一層珍愛套管以封固所有正常壓力井段4造斜點的選擇造斜點的選摘要適當淺些然則在極淺的地層中造斜時容易形成大井眼同時由於地層很軟造斜完成後下入穩斜鑽具時要稀奇小心以免泛起新井眼尤其是在穩斜鑽具剛度大或造斜率較高時通常地說淺層造斜比深層造斜容易一些由於深層地層往往膠結優越机械鑽速低需破費較長的造斜時間另外造斜點通常選在前一層套管鞋以下3050米處以免損壞套管鞋同時削減水泥掉塊發生卡鑽的可能性在深層地層造斜時應只管在大段砂層中造斜由於砂層的井眼穩固鑽速較快而頁岩段較易受到沖蝕鑽速較低而且在以後長時間鑽井作業容易在造斜段形成鍵槽而可能導致卡鑽5靶區形狀和局限靶區形狀與局限通常由地質組織產層位置決議並思量油田油井的漫衍情形靶區巨細是由作業者確定的通常以為鞍區局限不能定得太小很小的靶區局限不僅會增添作業成本同時也會增添調整方位的次數造成井眼軌跡不平滑增添轉盤扭矩同時也增添發生健槽卡鑽的可能性通常靶區形狀為圓形嚴酷地講應該是球形淺井和水平位移小的定向井其靶區局限小一些一樣平常靶區半徑3050米而深井和水平位移大的井靶區局限可以適當地大一些一樣平常靶區半徑為5070米6造斜率和降斜率選擇常劃定向井的造斜率為714100米若是需要在淺層造斜並獲得較大的水平位移造斜率可提高到1416100米然則淺層的高造斜率容易泛起新井眼也容易對套管發生較大的磨損因此淺層造斜通常選擇較低的造斜率而深層造斜1000米2000米可選擇較高的造斜率對於井眼通常把降斜率選在38100米若是降斜后仍然要鑽較長的井段則必須接納較小的降斜率平緩降斜以阻止鍵槽卡鑽同時可降低鑽進時的摩阻力7最大井斜角常劃定向井的最大井斜角一樣平常在1545若是井斜太小則井眼的井斜和方位都較難控制井斜大於60時鑽具的摩阻力將大大增添8允許的方位偏移與極限1定向鑽進時初始造斜偏向通常在設計方位的左邊即選定導角然後通過自然漂移鑽達靶區井眼軌跡是一條空間曲線2然則對導角也有一個限制在井眼麋集的井網中要求定向井軌跡保持在平安圓柱內以阻止與鄰井相碰3同樣由於油藏特徵和地質地層條件也對導角的巨細有一定的限制9井身剖面類型在知足設計和工藝要求的條件下盡可能縮短井段長度由於井段短則鑽井時間短在設計井身剖面形狀時要思量井身結組織斜點一樣平常選在套管鞋以下3050米處現在我國海上定向井的井身剖面通常由作業者決議往往選擇J型剖面四剖面設計1設計步驟l選擇剖面類型2確定增斜率和降斜率選擇造斜點3盤算剖面上的未知參數主要是最大井斜角4舉行井身盤算包羅各井段的井斜角水平位移垂深和斜深5繪製垂直剖面圖和水平投影圖井身剖面的設計方式有試算法作圖法查圖法息爭析法四種我國海洋定向井通常接納剖析法並使用盤算機完成剖面設計完成以後應向作業者提供下列資料1總體定向鑽井方案和手藝措施2剖面設計效果包羅設計條件盤算效果垂直剖面圖和水平投影圖3測斜儀器類型和該區域的磁偏角以及測斜盤算方式4裝備和工具設計2二維定向井設計剖析法剖析法是憑證給出的設計條件應用剖析公式盤算出剖面上各井段的所有井身參數的井身設計方式在使用盤算機的條件下還可同時給出設計井身的垂直投影圖和水平投影圖剖析法舉行井身剖面設計所用公式如下用於三段制J型五段制S型和延續增斜型剖面1求最大井斜角max2各井段的井身參數盤算增斜段穩斜段降斜段穩斜段總井深L3設計盤算中特殊情形的處置當Ho2So22RoSo0時示意該井段設有穩斜段此時可由下面三個公式中任一個公式來求最大斜角max當2RoSo0時可用下式求最大井斜角max當Ho2So22RoSo0說明此種剖面不存在此時應該改變設計條件改變造斜點深度增斜率和降斜率或改變目的點坐標井身剖面設計盤算效果應整理列表並校核井身長度和各井段井身參數是否相符設計要求還應該校核井上曲率井身剖面最大麴率應小於動力鑽具和下井套管抗彎曲強度允許的最大麴率現在應用盤算機程序舉行井身剖面設計時設計效果列表和均可由打印機和繪圖儀自動完成4設計方式舉例例某定向井設計全井垂深H2000米靶點上部地層300米至350米是流砂層1000米至1050米有一高壓水層作出井身剖面設計井口座標X10Y10井底座標X295Y20先憑證井口與井底座標盤算出水平位移和目的方位1憑證提供的地質資料在舉行剖面設計時應想法使動力鑽具造斜的井段和增斜的井段避開流砂層和高壓水層2對於鑽井工藝及其它限制條件在知足l項條件的條件下應選擇較簡樸的剖面類型3剖面類型選用直一增一穩三段制井身剖面此種剖面簡樸地面井口至目的點的井身長度短有利於加速鑽井速率4選擇造斜點憑證垂直井深和水平位移的關係造斜點應選在350米至600米間如選在1050米以下會使井斜角太大是不合理的因300米至350米是流砂層在井深結構設計時應用套管封固以利於定向造斜防止流砂層漏失垮塌等龐大情形泛起造斜點應選在套管鞋以下不少於50米的地方為宜因此造斜點與井口之間井眼長度不應小於450米又因1000米至1050米是高壓水層為了下部井段能順遂鑽進也應思量下入一層中央套管封住高壓水層為了削減井下龐大情形和有利於定向井井眼軌跡控制在舉行套管設計時應阻止套管鞋下在井眼曲率較大的井段中中央套管的下入深度應進入穩斜井段150米左右為宜在思量上述因素后造斜點的位置應在高壓水層以上不少於400米處也就是造斜點與井口之間的井眼長度不應大於600米經由上述的剖析若是造斜點應在450米至600米之間選擇那麼把造斜點確定在500米處是對照合理的5選擇造斜率K為7100米憑證造斜率盤算造斜井段的曲率半徑R6盤算最大井斜角maxR造斜段曲率半徑米把已知條件代入上式得max2447分段井眼盤算增斜段穩斜段4三維定向井設計的井眼軸線既有井斜角的轉變又有方位角的轉變這類井段為三維定向井現實作業中有時會碰着三維定向井的問題大要上分為三種情形第一種情形原設計為兩維定向井在實鑽中偏離了目的方位若是偏得不多隻要調整鑽具組合或扭一次方位就可以了嚴酷地說實鑽的定向井軌跡都有井斜角的轉變和方位角的轉變這種三維定向井可以簡化為二維的第二種情形在地面井位和目的點確定的情形下在這兩點的鉛垂平面內存在着不允許通過或難以穿過的障礙物不能在鉛垂平面上設計軌道需要繞過障礙設計繞障三維定向井在海上叢式井經常碰着這類井第三種情形在地面井位確定的情形下要鑽多目的井地面井位和多目的點不在統一鉛垂平面內只有井斜角和方位角都轉變才氣鑽達設計的多個目的點三維定向井的軌跡設計和測斜盤算很龐大通常使用盤算機軟件完成這些事情,風水不好的房子有哪些特徵(風水不好窮三代)
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