定向井的基础知识.ppt

定向井的用途1.地面地面环环境条件的限制境条件的限制：当地面上是高山，湖泊，当地面上是高山，湖泊，沼沼泽泽，河流，沟壑，海，河流，沟壑，海洋，洋，农农田或重要的建筑田或重要的建筑物等，物等，难难以安装以安装钻钻机，机，进进行行钻钻井作井作业时业时，或者，或者安装安装钻钻机和机和钻钻井作井作业费业费用很高用很高时时，为为了勘探和了勘探和开开发发它它们们下面的油田，下面的油田，最好是最好是钻钻定向井。定向井。1.定向井的用途定向井的用途2.定向井的用途对对于断于断层层遮遮挡挡油藏，定向井比直井可油藏，定向井比直井可发现发现和和钻钻穿更多穿更多的油的油层层；对对于薄油于薄油层层，定向井和水平井比直井的油，定向井和水平井比直井的油层层裸露面裸露面积积要大得多。要大得多。对对于垂直裂于垂直裂缝缝的构造的构造带带，打直井很，打直井很难钻难钻遇裂遇裂缝缝，若，若钻钻定向井或水平井，定向井或水平井，则钻则钻遇裂遇裂缝缝的机会就大得多；的机会就大得多；另外，另外，侧钻侧钻井，多底井，分支井，大位移井，井，多底井，分支井，大位移井，侧钻侧钻水水平井，径向水平井，等等定向井的新种平井，径向水平井，等等定向井的新种类类，显显著地著地扩扩大了勘探效果，增加了原油大了勘探效果，增加了原油产产量，提高了油藏的采收量，提高了油藏的采收率。率。新提法：用新提法：用钻钻井方法提高油藏采收率井方法提高油藏采收率2.地下地地下地质质条件的要条件的要求求：3.定向井的用途定向井的用途4.定向井的用途定向井的用途5.定向井的用途定向井的用途6.定向井的用途定向井的用途3.钻井工井工艺的需要的需要：当井下落物或断当井下落物或断钻钻事故最事故最终终无法无法捞捞出出时时，可从上，可从上部井段部井段侧钻侧钻打定向井；打定向井；特特别别是遇到井是遇到井喷喷着火常着火常规规方法方法难难以以处处理理时时，在事，在事故井附近打定向井故井附近打定向井(称作救援井称作救援井)，与事故井，与事故井贯通，通，进行引流或行引流或压井，从而可井，从而可处理井理井喷着火事故。着火事故。某些高陡构造地某些高陡构造地层 ，打直井很困，打直井很困难，若打定向，若打定向井，井，则更容易。更容易。7.定向井的用途定向井的用途8.丛式井三式井三维结构构图丛丛式井式井9.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数井深：井深：指井口指井口(通常以通常以转盘面面为基准基准)至至测点的井眼点的井眼长度，度，也有人称之也有人称之为斜深，国外称斜深，国外称为测量井深量井深(Measure(Measure Depth)Depth)。井深是以。井深是以钻柱柱或或电缆的的长度来量度来量测。井。井深既是深既是测点的基本参数之一，又是表明点的基本参数之一，又是表明测点位置点位置的的标志。志。井深常以字母表示，井深常以字母表示，单位位为米米(m)(m)。井深的增。井深的增量称量称为井段，以井段，以表示。二表示。二测点之点之间的井段的井段长度称度称为段段长。一个。一个测段的两个段的两个测点中，井深小的点中，井深小的称称为上上测点，井深大的称点，井深大的称为下下测点。井深的增量点。井深的增量总是下是下测点井深减去上点井深减去上测点井深。点井深。10.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数井斜角：井斜角：井眼井眼轴线上每一点都有自己的上每一点都有自己的井井眼前眼前进方向。方向。过井眼井眼轴线上的某点作井眼上的某点作井眼轴线的切的切线，该切切线向井眼前向井眼前进方向方向延伸的部分称延伸的部分称为井眼方向井眼方向线。井眼方向井眼方向线与重力与重力线之之间的的夹角角就是井斜角就是井斜角。显然，井眼方向然，井眼方向线与重力与重力线都是都是有向有向线段段。井斜角表示了井眼。井斜角表示了井眼轨迹在迹在该测点点处倾斜的大小。斜的大小。井斜角常以希腊字母井斜角常以希腊字母表示，表示，单位位为度度()()。一个。一个测段内井斜角段内井斜角的增量的增量总是下是下测点井斜角减去上点井斜角减去上测点井斜角，以点井斜角，以表示。表示。11.井眼井眼轨迹的迹的基本参数基本参数井斜方位角：井斜方位角：1.1.井眼井眼轴线上每一点，都有其井眼方位上每一点，都有其井眼方位线；称；称为井眼方位井眼方位线，或，或井斜方位井斜方位线。井眼。井眼轴线上某点上某点处的井眼方向的井眼方向线投影到水平面上，投影到水平面上，即即为该点的井眼方位点的井眼方位线（井斜方位（井斜方位线）2.2.井眼井眼轴线投影到水平面上以后，投影到水平面上以后，过其上每一点作投影其上每一点作投影线的切的切线，该切切线向井眼前向井眼前进方向延伸部分，即方向延伸部分，即为该点的点的井眼方位井眼方位线，或称，或称井斜方位井斜方位线。上述上述1 1和和2 2两个定两个定义，是相同的，都是正确的。，是相同的，都是正确的。以正北方位以正北方位线为始始边，顺时针方向旋方向旋转到井眼方位到井眼方位线（井斜方位（井斜方位线）上所）上所转过的角度，即的角度，即井眼方位角井眼方位角。注意，正北方位。注意，正北方位线是指地是指地理子午理子午线沿正北方向延伸的沿正北方向延伸的线段。所以段。所以正北方位正北方位线和井眼方位和井眼方位线也都是有向也都是有向线段段，都可以用矢量表示。，都可以用矢量表示。12.井眼井眼轨迹的迹的基本参数基本参数井斜方位角井斜方位角常以字母常以字母表示，表示，单位位为度度()()。井斜方位角的。井斜方位角的增量是下增量是下测点的井斜方位角减去上点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以点的井斜方位角，以表示。井斜方位角的表示。井斜方位角的值可以在可以在0 0360 360 范范围内内变化。化。注意注意“方向方向”与与“方位方位”的区的区别。方位。方位线则是水平面上的矢是水平面上的矢量，而方向量，而方向线乃是空乃是空间的矢量。只要的矢量。只要讲到方位，方位到方位，方位线，方，方位角，都是在某个位角，都是在某个水平面水平面上；而方向，方向上；而方向，方向线和狗腿角，和狗腿角，则是在三是在三维空空间内内(当然也可能在水平面上当然也可能在水平面上)。井眼方向。井眼方向线是指是指井眼井眼轴线上某一点上某一点处井眼前井眼前进的方向的方向线。该点的井眼方位点的井眼方位线则指指该点井眼方向点井眼方向线在水平面上的投影。在学在水平面上的投影。在学习扭方位扭方位计算算时，也要特，也要特别注意注意这个区个区别。13.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数磁偏角磁偏角目前广泛使用的磁性目前广泛使用的磁性测斜斜仪是是以地球磁北方位以地球磁北方位为基准的。磁基准的。磁北方位与正北分位并不重合而北方位与正北分位并不重合而是有个是有个夹角，称角，称为磁偏角。磁磁偏角。磁偏角又分偏角又分为东磁偏角和西磁偏磁偏角和西磁偏角。角。东磁偏角指磁北方位磁偏角指磁北方位线在在正北分位正北分位线的的东面，西磁偏角面，西磁偏角指磁北方位指磁北方位线在正北分位在正北分位线的的西面。用磁性西面。用磁性测斜斜仪测得的井得的井斜方位角称斜方位角称为磁方位角，并不磁方位角，并不是真方位角，需要是真方位角，需要经过换算求算求得真方位角。得真方位角。这种种换算称算称为磁磁偏角校正。偏角校正。换算的方法如下：算的方法如下：不准确的不准确的说说法：法：“地北与磁北地北与磁北之之间间的差的差值值，称，称为为磁偏角磁偏角”“”“以地球北极以地球北极为为准，磁北在其右准，磁北在其右边边的的为东为东磁偏角，磁偏角，”真方位角磁方位角真方位角磁方位角东东磁偏角磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角 14.THANK YOUSUCCESS2024/5/27 周一15.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数磁偏角磁偏角磁篇角地磁篇角地图：16.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数象限角象限角 井斜方位角井斜方位角还有另一种有另一种表示方式，称表示方式，称“象限角象限角”它是指井斜方位它是指井斜方位线与与正北方位正北方位线或与正南方或与正南方位位线之之间的的夹角。象限角。象限角在角在 0 09090度之度之间变化。化。书写写时需注明所在的象需注明所在的象限，如限，如N67.5WN67.5W。象限角象限角换换算成方位角：算成方位角：第一象限：第一象限：0 00 0+象限角；象限角；第二象限：第二象限：1801800 0-象限角象限角 ；第三象限：第三象限：1801800 0+象限角；第四象限：象限角；第四象限：3603600 0-象限角象限角 17.井眼井眼轨迹的基本参数迹的基本参数象限方位角的磁偏角校正，更象限方位角的磁偏角校正，更为麻麻烦。区区别东西磁偏角；西磁偏角；区区别在那个象限里；在那个象限里；18.磁偏角校正磁偏角校正(课堂堂练习)1.1.我国中原油田的磁偏角大我国中原油田的磁偏角大约是西偏是西偏4 40 0。某。某测点点测得得井斜方位角井斜方位角为2.52.50 0，求真方位角，求真方位角=？2.2.我国新疆克拉我国新疆克拉玛依油田的磁偏角大依油田的磁偏角大约是是东偏偏4.14.10 0。某某测点点测得井斜方位角得井斜方位角为3583580 0，求真方位角，求真方位角=？3.3.胜利油田西磁偏角利油田西磁偏角5.55.50 0，磁方位角，磁方位角292.5292.50 0，求真方，求真方位角位角=？如果用象限角表示，象限角？如果用象限角表示，象限角=？4.4.大大庆油田西磁偏角油田西磁偏角10.410.40 0，测得象限角得象限角=N67.5=N67.50 0W W；求；求校正后象限角校正后象限角=？真方位角？真方位角=？5.5.东磁偏角磁偏角5 50 0，测得方位角得方位角1201200 0，求真方位角，求真方位角=？如果？如果用象限角表示，象限角用象限角表示，象限角=？6.6.东磁偏角磁偏角5 50 0，测得象限角得象限角=S60=S600 0E E；求校正后象限角；求校正后象限角=？19.井斜井斜变化率和井斜方位化率和井斜方位变化率化率井斜角和井斜方位角是在随着井深而不井斜角和井斜方位角是在随着井深而不断断变化的。既然在化的。既然在变化，就有化，就有变化快慢化快慢之分。之分。变化率就是化率就是变化的快慢。化的快慢。井斜井斜变化率化率：是指井斜角随井深：是指井斜角随井深变化的化的程度，以程度，以表示。表示。严格地格地讲，井斜，井斜变化化率是井斜角率是井斜角对井深的一井深的一阶导数，可数，可写写为：以增量代替微分，以相以增量代替微分，以相邻二二测点点间的井的井斜角斜角变化化值（）与二）与二测点点间井段井段长度度（LL）的比）的比值来表示井斜来表示井斜变化率的。化率的。求得的乃是求得的乃是该测段的平均井斜段的平均井斜变化率：化率：20.井斜井斜变化率和井斜方位化率和井斜方位变化率化率井斜方位井斜方位变化率化率：是指井斜方位：是指井斜方位角随井深角随井深变化的程度，以化的程度，以表表示。示。严格地格地讲，井斜方位，井斜方位变化率化率是井斜方位角是井斜方位角 对井深的一井深的一阶导数，可写数，可写为：以增量代替微分，以相以增量代替微分，以相邻二二测点点间的井斜方位角的井斜方位角变化化值（）与）与二二测点点间井段井段长度（度（LL）的比）的比值来表示井斜方位来表示井斜方位变化率的。化率的。求得的乃是求得的乃是该测段的段的平均平均井斜方井斜方位位变化率：化率：21.井眼井眼轴线形状的形状的图示法示法三三维坐坐标图示法示法：井眼井眼轴限的限的特点：形状特点：形状复复杂，结构构简单。无法。无法给人以立体人以立体感。感。需要采用需要采用辅助面增助面增强立立体感。体感。只在特殊只在特殊时候采用。候采用。22.其他井身参数其他井身参数垂直深度：垂直深度：简称垂深，是指称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量称距离。垂深的增量称为垂增。垂增。垂深常以字母表示，垂增以垂深常以字母表示，垂增以表示。表示。水平投影水平投影长度：度：简称水平称水平长度度或平或平长，是指井眼，是指井眼轨迹上某点迹上某点至井口的至井口的长度在水平面上的投度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影影，即井深在水平面上的投影长度。水平度。水平长度的增量称度的增量称为平平增。平增。平长以字母表示，平增以字母表示，平增以以表示。表示。坐坐标和坐和坐标：是指是指轨迹上迹上某点在以井口某点在以井口为原点的水平面原点的水平面坐坐标系里的坐系里的坐标值。23.其他井身参数其他井身参数水平位移：水平位移：简称平移，指称平移，指轨迹上某点迹上某点至井口所在至井口所在铅垂垂线的距离，或指的距离，或指轨迹迹上某点至井口的距离在水平面上的投上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影影。此投影线称称为平移方位平移方位线。水平。水平位移常以字母表示。位移常以字母表示。平移方位角：平移方位角：指平移方位指平移方位线所在的方所在的方位角，即以正北方位位角，即以正北方位为始始边顺时针转至平移至平移线上所上所转过的角度，常以字母的角度，常以字母表示。表示。闭合距与合距与闭合方位：合方位：国外将水平位移国外将水平位移称作称作 闭合距合距(Closure Distance)(Closure Distance)，将，将平移方位角称作平移方位角称作闭合方位角合方位角(Closure(Closure Azimuth)Azimuth)。我国。我国现场常特指完常特指完钻时的的水平位移水平位移为闭合距，平移方位角合距，平移方位角为闭合方位角。合方位角。水平位移和水平水平位移和水平长度度是完全不同的概是完全不同的概念。念。视视平移：平移：有人称有人称为为投影位移，投影位移，英文称英文称Vertical SectionVertical Section，视视平移可以定平移可以定义为义为水平位移水平位移在在设计设计方位方位线线上的投影。上的投影。视视平移以字母表示。平移以字母表示。24.井眼井眼轴线在柱在柱面面图上的曲率上的曲率柱面柱面图上的曲率：上的曲率：垂直剖面垂直剖面图上的曲率：上的曲率：等于井斜角等于井斜角对井深的一井深的一阶导数，以数，以K KH H表示。正表示。正好等于井斜好等于井斜变化率化率K K。水平投影水平投影图上的曲率上的曲率：等于井斜方：等于井斜方位角位角对水平投影水平投影长度的一度的一阶导数，数，以以K KA A表示。他与井斜方位表示。他与井斜方位变化率不化率不同。同。25.井眼曲率井眼曲率及其及其计算算狗腿角的概念狗腿角的概念：井斜角表示井眼偏离井斜角表示井眼偏离铅垂垂线的程度。井斜不的程度。井斜不仅有斜度有斜度变化，化，还有井斜方位的有井斜方位的变化化 。井斜角和井斜方位角的。井斜角和井斜方位角的不断不断变化，反映了化，反映了井眼前井眼前进方向方向的的变化。化。井眼井眼轴线上，从一点到另一点，井眼前上，从一点到另一点，井眼前进方向方向变化的化的角度（角度（两点两点处井眼前井眼前进方向方向线之之间的的夹角角），既反映），既反映了井斜角的了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的化，又反映了井斜方位角的变化。人化。人们将此角度称将此角度称为全角全角变化化值，或称，或称为狗腿角狗腿角，通常以，通常以表示。表示。26.井眼曲率井眼曲率及其及其计算算井眼曲率的概念井眼曲率的概念：井眼弯曲的程度井眼弯曲的程度：井段：井段长度不度不变，狗腿角越大，狗腿角越大，则井井眼前眼前进方向方向变化的越快，井眼弯曲越化的越快，井眼弯曲越厉害，井眼曲率害，井眼曲率越大。越大。几种叫法几种叫法：井眼曲率也称：井眼曲率也称为全角全角变化率化率，又称，又称狗腿狗腿严重度重度(简称称为狗腿度狗腿度)，都是同一个概念，是指，都是同一个概念，是指单位位长度井段内狗腿角的大小度井段内狗腿角的大小。井眼曲率井眼曲率计算方法算方法:有公式有公式计算法算法 、查图法、法、图解法、解法、查表法和尺算法等五种。后四种皆来源于公式表法和尺算法等五种。后四种皆来源于公式计算法。算法。公式公式计算法又可分算法又可分为三套。三套。27.井眼曲率及其井眼曲率及其计算算第一套第一套计算公式：算公式：根据空根据空间微分几何原理推微分几何原理推导，可得：，可得：对于一个于一个测段来段来说，以，以 和和 代入代入 ，并以并以测段平均井斜角段平均井斜角 代替公式中的代替公式中的，得到：，得到：令：令：则：28.井眼曲率及其井眼曲率及其计算算第二套第二套计算公式：算公式：这是是LubinskyLubinsky先生根据空先生根据空间平面平面圆弧曲弧曲线推推导的。的。假定假定测段是斜面段是斜面圆弧曲弧曲线，则测段的狗腿角段的狗腿角：式中式中 ：若用半角和平均角形式表达若用半角和平均角形式表达,则可得可得:29.THANK YOUSUCCESS2024/5/27 周一30.