高德利老师-大位移钻井技术及管柱力学2016

研究生课程《油气井工程科技进展》第一讲

位移技管力学大位移钻井技术及管柱力学

高德利

2016年11月01日北京

提纲

一．井眼轨迹与井型的概念

二．定向钻完井理论与技术

二

三．大位移钻完井延伸极限

四．油气井管柱力学与工程

五．结束语

五

一.井眼轨迹与井型的概念•

井眼轨道：设计的井眼轴线形状。

井眼轨迹与井型的概念•井眼轨迹：实钻的井眼轴线形状。

•专业术语：轨道设计、轨迹控制。

一.井眼轨迹与井型的概念

1. 轨迹基本参数

井眼轨迹与井型的概念

轨迹测量方法：非连续，测点、测段。

轨迹基本参数井深井斜角和井斜方位角 轨迹基本参数：井深、井斜角和井斜方位角。

（1）井深

井深：井口至测点的井眼长度。又称测

深，以D m 表示。用钻柱或电缆测量。

井深增量（井段）：下测点与上测点的

井深之差。以∆D m 表示。

一井眼轨迹与井型的概念

（2）井斜角

.井眼轨迹与井型的概念 井斜角：指井眼方向线与重力线之间的夹角。以α表示。 井眼方向线：

过井眼轴线上某测点作井眼

轴线的切线，该切线向井眼前进

方向延伸的部分。

井斜角增量：下测点与上测点

α

的井斜角之差，Δα。

一井眼轨迹与井型的概念

（3）井斜方位角

井斜方位角以北方位线为始边顺时针方向旋转到井眼方位线上所.井眼轨迹与井型的概念 ：以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。以Φ表示。

井眼方位线：井眼方向线在水平面上的投影

井眼方位线：井眼方向线在水平面上的投影。 井斜方位角增量：下测点与上测点的井斜方位角之差，ΔΦ 。 用象限角表示：指井眼方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。例：N30°E 。

一井眼轨迹与井型的概念

.井眼轨迹与井型的概念

2. 轨迹计算参数

由基本参数计算得到的参数。

（1）垂直深度Ｄ：

轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量称为垂增（∆Ｄ）。

：

（2）水平长度L

P

轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影。水平长度的增量称为平）。

增（∆L

）

P

（3）水平位移Ｓ：

轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影（或轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离）。这个投影叫做平移方位线。

一.井眼轨迹与井型的概念

（4）平移方位角θ ：

井眼轨迹与井型的概念

平移方位线所在的方位角。国外将水平位移称作闭合距；我国将完钻时的水平位移称为闭合距。国外将平移方位角称作闭合方位角；国内指完钻时的平移方位角为闭合方位角。

（5）视平移Ｖ：水平位移在

设计方位线上的投影长度。

（6）Ｎ坐标和Ｅ坐标：南北坐

标轴，以正北方向为正；东西

坐标轴，以正东方向为正。

一.井眼轨迹与井型的概念（7）井眼曲率K c ：

井眼轨迹与井型的概念

指井眼轨迹曲线的曲率。又称“狗腿严重度”。

井眼曲率：狗角条方间空间角m

30c K D γ=∆“狗腿角”(γ)：上下测点的两条井眼方向线之间的空间夹角。 狗腿角的计算：

Lubinski 公式：

cos cos cos sin sin cos()A B A B B A γαααα=⋅+⋅⋅Φ-Φ钻井行业标准计算公式：

一.井眼轨迹与井型的概念•油气井由直井发展到定向井、丛式井，再发展到水平井、复井眼轨与井的概

杂结构井等，井型不断发生变化，并有复杂化趋势。

高德利等著.复杂结构井优化设计与钻完井控制技术. 中国石油大学出版社，2011

一.井眼轨迹与井型的概念

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Horizontal

•G.Renard et plex

井眼轨与井的概

US4085803

G. Renard et al. Complex

Well Architecture: IOR and

Heavy Oils. Topic 8,

t d t th15th W ld US5141054

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presented at the 15th World

Petroleum Congress held in

Beijing, China, 1997

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US7464756

US5626193

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US7556099“复杂结构井”的由来

“复杂结构井”的由来？

二.定向钻完井理论与技术 定向钻完井，要求控制钻定向钻完井理论与技术

头定向破岩钻进，按设计轨道安全高效鉆达地层深处的油气藏目标并优化完井油气藏目标，并优化完井，是油气工程关键技术之一。

2012年，USA

定向井、丛式井示例水平井应用示例

α

流花1111--1油田B3ERW4大位移井

•水平井的定义及分类

•油藏设计

•完井设计

井设

•钻井设计

•生产设计