定向井技術(shù)(第五章第三節(jié))

1、水平井井眼軌道控制的基本理論水平井井眼軌道控制的基本理論水平井軌道控制工藝水平井軌道控制工藝鉆井鉆井第五章 定向井井眼軌道實時監(jiān)測及控制5.3.3 5.3.3 軌道控制的要點軌道控制的要點5.3.2 5.3.2 軌道控制的工具軌道控制的工具5.3.1 5.3.1 靶體靶體5.3 水平井軌道控制工藝5.3.1 靶體5.3.1 靶體 靶體: -水平段位置的允許偏差范圍 靶體限制因素: -井眼軌道被控制在最有利的地質(zhì)儲層內(nèi) -允許偏差太小會增加施工難度5.3 水平井軌道控制工藝 靶體 -高度:靶體的垂向允許偏差 -寬度:靶體的橫向允許偏差 -靶窗(窗口):靶體的前端面 -靶底:靶體的后端面 -著陸點

2、(瞄準點、靶心):增斜段與靶窗的交點5.3.1 靶體5.3 水平井軌道控制工藝l 設(shè)計靶心線 -靶窗內(nèi)過靶點的兩條正交的基準線 -靶心可以不是靶窗的形心 -設(shè)計靶心線可以不是靶窗的對稱軸l 靶點誤差 -實際著陸點到靶窗內(nèi)兩條設(shè)計靶心線的距離分別為著陸點縱距和著陸點橫距5.3 水平井軌道控制工藝5.3.1 靶體 靶心設(shè)計平面 -通過靶窗、靶底內(nèi)水平靶心線的平面 靶前位移(靶前距) -直井段所在直線與設(shè)計靶窗平面間的距離 平差 -實際靶前位移與設(shè)計靶前位移的差值5.3.1 靶體5.3 水平井軌道控制工藝實鉆軌道示意圖5.3 水平井軌道控制工藝5.3.1 靶體1、定向鉆井技術(shù)的發(fā)展彎接頭和泥漿馬達彎

3、接頭和泥漿馬達有線導向工具有線導向工具隨鉆測量隨鉆測量可調(diào)馬達可調(diào)馬達旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)短半徑鉆井系統(tǒng)短半徑鉆井系統(tǒng)5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控制的工具2、軌道控制鉆具的功能分類 穩(wěn)斜動力鉆具穩(wěn)斜動力鉆具著陸控制著陸控制水平段鉆進水平段鉆進水平控制水平控制造斜井段鉆進造斜井段鉆進增斜動力鉆具增斜動力鉆具穩(wěn)斜動力鉆具組合穩(wěn)斜動力鉆具組合降斜動力鉆具組合降斜動力鉆具組合造斜動力鉆具造斜動力鉆具5.3 水平井軌道控制工藝動力鉆具的典型結(jié)構(gòu) 5.3 水平井軌道控制工藝3.不同功能鉆具適用情況p 長半徑水平井：長半徑水平井：造斜率較低造斜率較低(K6/30m)兩種功能的鉆具可采用同

4、樣的結(jié)構(gòu)形式兩種功能的鉆具可采用同樣的結(jié)構(gòu)形式一套鉆具組合具有兩種功能一套鉆具組合具有兩種功能:定向鉆進，可鉆出小曲率定向鉆進，可鉆出小曲率井段井段;開動轉(zhuǎn)盤導向鉆進，可鉆出穩(wěn)斜井段和水平井段開動轉(zhuǎn)盤導向鉆進，可鉆出穩(wěn)斜井段和水平井段鉆具結(jié)構(gòu)見圖中的鉆具結(jié)構(gòu)見圖中的D,F和和B(當單彎殼體彎角較小時當單彎殼體彎角較小時)p 中半徑水平井中半徑水平井造斜率較高造斜率較高(K=6-20/30m)兩種功能的鉆具一般不再具有相同的結(jié)構(gòu)形式兩種功能的鉆具一般不再具有相同的結(jié)構(gòu)形式用于造斜的鉆具組合都采用定向鉆進狀態(tài)，其彎角值用于造斜的鉆具組合都采用定向鉆進狀態(tài)，其彎角值較大較大(彎殼體彎角一般在彎殼體彎

5、角一般在1以上以上)，如圖中的，如圖中的B,C,E,G等等5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控制的工具4、鉆具動力方式分類 n 渦輪鉆具渦輪鉆具u 一般不易形成本體上的結(jié)構(gòu)彎角一般不易形成本體上的結(jié)構(gòu)彎角u 軸向結(jié)構(gòu)尺寸長軸向結(jié)構(gòu)尺寸長u 導向部件常為偏心穩(wěn)定器加同心穩(wěn)定器導向部件常為偏心穩(wěn)定器加同心穩(wěn)定器(F,G) n 螺桿鉆具螺桿鉆具u 自身的萬向軸總成很容易產(chǎn)生彎角自身的萬向軸總成很容易產(chǎn)生彎角(B,C,D,E)u 彎殼體、穩(wěn)定器是其最常見的導向結(jié)構(gòu)彎殼體、穩(wěn)定器是其最常見的導向結(jié)構(gòu) 5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控制的工具5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控

6、制的工具螺桿鉆具渦輪鉆具5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控制的工具5、導向結(jié)構(gòu)型式分類 u結(jié)構(gòu)形式n彎殼體動力鉆具n彎接頭加短直動力鉆具(如圖中A)保證偏移量造斜率n偏心穩(wěn)定器加直動力鉆具（一般是渦輪鉆具）n根據(jù)是否加穩(wěn)定器或墊塊，穩(wěn)定器或墊塊的位置（在傳動軸殼體上還是在萬向軸殼體上）以及穩(wěn)定器的個數(shù)，可分為多種 u導向機理n造成鉆具在井眼中的彈性變形n產(chǎn)生工具面和鉆頭側(cè)向力n以滿足定向和中、小曲率造斜的需要。 5.3 水平井軌道控制工藝6、彎殼體動力鉆具分類 n 固定彎殼體動力鉆具固定彎殼體動力鉆具 l單彎、雙彎鉆具單彎、雙彎鉆具l同向雙彎（如圖中同向雙彎（如圖中C，E） 、反向雙

7、彎動力鉆具兩類（如圖中、反向雙彎動力鉆具兩類（如圖中D）n 可調(diào)彎殼體動力鉆具可調(diào)彎殼體動力鉆具(AKO)。n 彎殼體的結(jié)構(gòu)彎角分為若干檔次彎殼體的結(jié)構(gòu)彎角分為若干檔次(如如=02 ，按，按0.25 分級分級)n 要求兩個彎角共面（即在同一個平面內(nèi)），否則會引起鉆具組合力學特要求兩個彎角共面（即在同一個平面內(nèi)），否則會引起鉆具組合力學特性紊亂，嚴重影響造斜率。性紊亂，嚴重影響造斜率。n 反向雙彎鉆具，下彎角（反向雙彎鉆具，下彎角（1）大于上彎角（）大于上彎角（2），在實際結(jié)構(gòu)中，常?。趯嶋H結(jié)構(gòu)中，常取2 = -1/21，并集中在一個被稱為，并集中在一個被稱為DTU（Double Tilte

8、 Ujoint Housing）的萬向軸彎殼體上。）的萬向軸彎殼體上。n 同向雙彎鉆具同向雙彎鉆具l萬向軸殼體上有兩個同向共面的彎角，稱為萬向軸殼體上有兩個同向共面的彎角，稱為DKO(Double Kockoff)l在單彎鉆具的旁通閥上方裝一個與之同向共面的彎接頭，稱為在單彎鉆具的旁通閥上方裝一個與之同向共面的彎接頭，稱為FAB。 5.3 水平井軌道控制工藝5.3.2 軌道控制的工具7、軌道控制工具總結(jié) 工具類型和結(jié)構(gòu)型式工具類型和結(jié)構(gòu)型式顯著影響造斜率； 造斜率造斜率是選擇工具類型和確定工具結(jié)構(gòu)工具類型和確定工具結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)鍵； 中、長半徑水平井常用的動力鉆具典型結(jié)構(gòu):帶有穩(wěn)定器的反向雙彎（

9、D）,帶有穩(wěn)定器的單彎(B)和同向雙彎（C）螺桿鉆具組合。 反向雙彎鉆具用于小曲率水平井的造斜段和穩(wěn)斜段、水平段鉆造斜段和穩(wěn)斜段、水平段鉆進進,造斜率一般在5/30m以下。普遍有二個穩(wěn)定器,下穩(wěn)定器位于傳動軸殼體(或萬向軸殼體)上，上穩(wěn)定器為另裝的鉆柱穩(wěn)定器。 單彎螺桿鉆具單彎螺桿鉆具主要用于中曲率下段(6-13)/30m定向造斜，可用穩(wěn)定器，也可不用穩(wěn)定器。 同向雙彎螺桿鉆具同向雙彎螺桿鉆具造斜率范圍是中曲率的上半段(1320 )/30m。不裝穩(wěn)定器，保證造斜能力并減少鉆進阻力。5.3 水平井軌道控制工藝l柔性彎曲造斜器總成接在柔性鉸接鉆桿柔性彎曲造斜器總成接在柔性鉸接鉆桿的下端，由不旋轉(zhuǎn)的

10、柔性彎曲外殼和可旋的下端，由不旋轉(zhuǎn)的柔性彎曲外殼和可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)驅(qū)動軸及聯(lián)接軸承裝置組成。轉(zhuǎn)的內(nèi)驅(qū)動軸及聯(lián)接軸承裝置組成。l內(nèi)驅(qū)動軸將上部柔性鉸接鉆桿的旋轉(zhuǎn)和內(nèi)驅(qū)動軸將上部柔性鉸接鉆桿的旋轉(zhuǎn)和軸向力傳遞給鉆頭，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和鉆壓，同軸向力傳遞給鉆頭，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和鉆壓，同時鉆井液將從鉸接鉆柱、內(nèi)驅(qū)動軸內(nèi)部形時鉆井液將從鉸接鉆柱、內(nèi)驅(qū)動軸內(nèi)部形成的通道流向鉆頭水眼。成的通道流向鉆頭水眼。l彎曲外殼外側(cè)下方的彎曲外殼外側(cè)下方的2個墊塊，可形成個墊塊，可形成支點并有助于產(chǎn)生較強的造斜力。支點并有助于產(chǎn)生較強的造斜力。l安裝在井底的斜向器起導向和輔助初始安裝在井底的斜向器起導向和輔助初始造斜作用。造斜作用。n可鉆出曲率半徑為可鉆出曲率半徑為6-12m(相應(yīng)相應(yīng)K=9. 55-4. 775/m)的短半徑井眼。的短半徑井眼。這種彎曲外殼在起下鉆時將會造這種彎曲外殼在起下鉆時將會造成大約成大約4 500N的側(cè)向力。的側(cè)向力。8、Eastman地面驅(qū)動柔性組合1、著陸控制技術(shù)要點5.3 水平井軌道控制工藝5.3.3 軌道控制的要點略高勿低:造斜率比設(shè)計值略高。先高后低:實鉆造斜率高于設(shè)計值,可以降低,但太低,不一定增上去。寸高必爭：不同造斜率，進靶所要求的垂深不同早扭方位：晚扭方位會增加扭方位難度穩(wěn)斜探頂：探油層位置矢量進靶：著陸點位置、著