定向井井斜与方位控制资料

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,定向井的井斜与方位控制,1、,造斜方法,：,转盘钻井造斜,造斜工具：槽式变向器。,造斜原理：强行变向,定向井的井斜与方位控制,导斜面,槽式变向器,o,+,井下动力钻具造斜,造斜工具,：,钻头+直螺杆+弯接头+钻铤,钻头+弯外壳+钻铤,原理,：,钻具变形产生弹性力矩，使钻头产生侧向力,定向井的井斜与方位控制,弯接头,一、定向井井斜控制,控制方法：使用工具造斜,目的：定向井造斜的方法和应注意的问题,。,定向井的井斜与方位控制,定向井的井斜与方位控制,2、,影响造斜率的因素,地层,钻头受力与钻柱弯曲,Pz,影响井眼曲率的因素,：,钻头侧向力,机械钻速,动力钻具长度,定向井的井斜与方位控制,钻头受力,Pz,Pz,=f(,EJ,z,L,T,L,1,P,T,),EJ,z,:,刚度,L,T,螺杆钻具长度,1,接头弯角,井斜角,1.定向造斜段,定向井：,bit+PDM+BENT SUB+NMDC+DC,水平井：,bit+,弯外壳螺杆+,NMDC+DC,2.常规多稳定器钻具组合,转盘钻增斜钻具组合,转盘钻降斜钻具组合,转盘钻,3.导向钻具组合,弯外壳螺杆+,MWD,滑动态,转动态,定向井的井斜与方位控制,注意：,NMDC,的长度,下部钻柱力学,如果考虑牙轮钻头钻进时可能出现的井眼右偏的趋势（右手飘移），需将方位角提前一角度,，叫超前角。,N,E,0,定向井的井斜与方位控制,方位控制：,1.定向造斜段,定向井：,bit+PDM+BENT SUB+NMDC+DC,水平井：,bit+,弯外壳螺杆+,NMDC+DC,2.常规多稳定器钻具组合,转盘钻增斜钻具组合,转盘钻降斜钻具组合,转盘钻,3.导向钻具组合,弯外壳螺杆+,MWD,滑动态,转动态,第五节 定向井的井斜与方位控制,第五节 定向井的井斜与方位控制,二、定向井的方位控制,本节需要解决的问题：,1.决定是否需要扭方位,2.如何扭,定向井的井斜与方位控制,二、定向井的方位控制,High side,Low side,控制方法,：,造斜工具的安放方向,目的,：,保证按设计方位造斜；,方位变化时进行扭方位。,定向井的井斜与方位控制,二、定向井的方位控制,（一)造斜工具装置角的计算,1、基本概念：,井斜铅垂面,井底井眼方向线所在的铅垂平面。,井底平面,井底与井眼方向线垂直的平面。,造斜工具面,造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。,定向井的井斜与方位控制,水平面,工具面,井底平面,井斜铅垂面,井斜铅垂面,井底井眼方向线所在的铅垂平面。,造斜工具面,造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。,井底平面,井底与井眼方向线垂直的平面。,装置角定义,:,井斜铅垂面顺时针旋至造斜工具面所转过的角度。,井斜铅垂面与造斜工具面之间的夹角。,定向井的井斜与方位控制,水平面,工具面,井底平面,井斜铅垂面,高边,低边,a.,直井情况，,b.,水平井情况,定向井的井斜与方位控制,因井斜铅垂面、造斜工具面均与井底平面垂直、故,可在井底平面上量度。,在井底平面上，造斜工具装置角等于以井斜铅垂面与井底平面的交线（高边方向线）为始边，顺时针转到造斜工具面与井底平面的交线所转过的角度。,a,b,意义：,装置角的变化直接影响井眼井斜的变化,。,在方位控制中是非常重要的，它决定了新眼是增斜，斜、降斜、增方位、稳方位还是减方位。,例如同样的弯,接,头（钻具组合），,A,增斜、,B,降斜,定向井的井斜与方位控制,水平面,井斜铅垂面,A,B,装置方位角,1,w,w,=,1,+,N,E,2.装置角对井斜方位的影响：,（造斜工具扭方位计算公式）,定向井的井斜与方位控制,水平面,井底平面,N,(1),装置角对井斜的影响,：,锁住转盘，扭方位井段是造斜工具面上的一段园弧。,(保持装置方位角不变，斜面法扭方位）,定向井的井斜与方位控制,水平面,井斜铅垂面,A,B,定向井的井斜与方位控制,水平面,井斜铅垂面,A,B,(1),装置角对井斜的影响,：,锁住转盘，扭方位井段是造斜工具面上的一段园弧。,定向井的井斜与方位控制,O,N,2,1,O,Z,D,A,A、,井斜变化式：,2,=,f(,1,、,、,),1,定向井的井斜与方位控制,已知：,1,、,、,，求,2,为所钻井段的狗腿角,=,K,L,为扭方位的初始装置角,（锁住转盘、斜平面）,1,2,A,O,Z,D,定向井的井斜与方位控制,B、,讨论：,0,cos,2,=,cos,(,1,+,)-,2,=,1,+,增斜,180,cos,2,=,cos,(,1,)-,2,=,1,降斜,90,cos,2,=,cos,1,cos,-,2,1,（,小）,稳斜,1,2,A,O,Z,D,I,II,III,IV,定向井的井斜与方位控制,(2)装置角对方位的影响,：,1,2,定向井的井斜与方位控制,(2)装置角对方位的影响,：,A、,方位变化式,：,f(,1,、,、,),已知：,1,、,、,，求,N,2,1,O,Z,D,定向井的井斜与方位控制,B、,讨论：装置角变化的影响,：,一定时，,的值随,的变化而变化,由可知，装置角绝对值相同，但符号不 同，同样可达到相同的终了井斜角，但方位增量符号相反,=0-180,o,为增方位,180,o,-360,o,为减方位,N,2,1,O,Z,D,定向井的井斜与方位控制,（3）、,变化对方位和井斜的影响规律,=180,=90,=270,=0,增方位,减方位,增斜,减斜,定向井的井斜与方位控制,3.装置角计算、扭方位计算,已知：,、,2,、,，求,的大小,变换（三角恒等）式有,定向井的井斜与方位控制,公式讨论,A、,同样的,1,、,、,有两个不同的,值,，但对应不同的终了井斜角,B、,装置角的变化范围,：,增方位=0-180,o,，,减方位180,o,-360,o,定向井的井斜与方位控制,1,N,High side,计算装置角的图解法,特殊情况下扭方位计算,90扭方位,稳斜扭方位,全力扭方位,已知,K,、,1,、,1,、，,计算、,2,、,L,：,Step1:,计算全角,Step2:,计算扭方位后井斜角,Step3:,计算扭方位井段长度,特殊情况下扭方位计算,90扭方位,稳斜扭方位,全力扭方位,已知,K,、,1,、,1,、）,计算、,L:,Step1:,计算全角,Step2:,计算装置角,Step3:,计算扭方位井段长度,特殊情况下扭方位计算,90扭方位,稳斜扭方位,全力扭方位,Step1:,计算全角,Step3:,计算扭方位后井斜角,Step4:,计算扭方位井段长度,已知,K,、,1,、,1,、）,计算、,2,、,L:,Step2:,计算装置角,定向井的井斜与方位控制,井斜变化对扭方位的影响,规律,：对于给定的,、,max,随,1,的增加急剧下降,原理,：最大方位角计算式与装置角为90度时方位变化的比较,定向井的井斜与方位控制,max,=1,定向井的井斜与方位控制,(3)结论,要改变方位最好在小井斜（,1,）时进行、相同的,在小井斜时仅需一小段，在大斜度段要钻很长的井段。,小井斜时，井眼方位不稳定，而井斜达到某一角度时，方位趋于稳定。,定向井的井斜与方位控制,三、井底动力钻具反扭矩对装置角,的影响,反扭角,-,在反扭矩作用下紧靠动力钻具处钻柱截面的扭转角。,n,水平面,工具面,井底平面,井斜铅垂面,反扭角示意图,造斜工具定向方位线,造斜工具装置方位线,现井斜方位线,S,W,1,n,定向井的井斜与方位控制,1、影响扳扭角,n,的因素,据材力可知,式中,T(x)：,距钻头,x,处断面所受扭矩,，是钻具反扭,M,T,与摩擦阻力矩之叠加,T(x)=M,T,-,摩擦力矩。,G、J,P:,：,分别为钻柱的剪切弹性模量和截面极惯性矩,定向井的井斜与方位控制,分析上式可知,(1),M,T,n,(,M,T,与,Q、P、W,及岩性有关),要保证,不变，应保持,M,T,基本不变。,(2),n,L，,与钻柱尺寸有关,(3)摩擦力矩,n,（,与井眼形状、井斜角、摩擦系数等有关）,定向井的井斜与方位控制,(4),=0-180度反扭角小于正常值,180-360度反扭角大于正常值,90、270度对反扭角影响最大,0、180度对反扭角影响最小,由上分析可知，准确计算,n,非常困难，但工程上又需要，采取种种方法，来确定反扭角,n,。,