井眼轨道设计.
钻井工程3-井眼轨道设计与控制
α
t
（二）井身剖面与精度控制
井身剖面由直井段、造斜段、稳斜段、 增斜段、降斜段和水平段组合而成。
直井段:设计井斜角为零度的井段。 造斜点（Ｄｋｏｐ ）:开始定向造斜的位置 称为造斜点。以该点的井深来表示。 造斜率（Ｒｂ ）:造斜工具的造斜能力,即 该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。
设计师井
29
（二）、设计井眼轨道的原则
（1）根据油气田勘探开发要求,保证实现钻井目的。 （2）根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高 油气产量和采收率，改善投资效益。 （3）在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时， 有利于钻井、采油和修井作业。 （4）在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简 单的剖面类型，力求使设计的测深最短，以减小井眼 轨道控制的难度和钻井工作量，有利于安全、快速钻 井，降低钻井成本。
20
（三）井眼轨道水平投影
1）工具弯角:在造斜钻具 组合中，拐弯处上下两段 的轴线间的夹角。 2）工具面：在造斜钻具 组合中，由弯曲工具的两 个轴线所决定的平面。
21
ON－正北方向线 OE－正东方位线 OA－井底井斜方位线－高边方位线 OB－造斜工具定向方位线 OC－造斜工具的安置方位线 3）反扭角（βr ）：在使用井下动力 钻具进行定向造斜或扭方位时，动力 钻具启动前的工具面与启动后且加压 钻进时的工具面之间的夹角。 4）高边：定向井的井底是个呈倾斜状 态的圆平面，称为井底圆；井底圆上 的最高点称为高边；从井底圆心至高 边之间的连线所指的方向称为高边方 B A K源自 ＥＬB ＬA
方位变化率Ｋ ：单位井段的方位变化
9
水平位移、闭合距、闭合方位角的概念
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
第2章 定向井井眼轨道设计
H t
眼 轨 道
n
i1
Si
St
三
n Hi Ht
维 i1
井
眼
n Ni Nt i1
轨 n
道 Ei Et
i1
2.2 井眼轨道设计基本原理
三、轨道设计基本步骤
轨道刚性约束数 ≤轨道自由度≤ 轨道刚性约束数+ 轨道弹性约束数
1. 计算设计轨道的刚性约束数；
2. 根据轨道设计的有关原则和要求确定设计轨道的 弹性约束数；
2. 常见曲线段的自由度
• 直线段的自由度为1； • 二维圆弧段的自由度为2； • 三维圆弧段的自由度为3； • 圆柱螺线段的自由度为3。
2.2 井眼轨道设计基本原理
一、基本概念
3. 轨道自由度
• 井眼轨道自由度为组成该轨道的所有曲线自由度之和； • 三段式轨道自由度为4； • 五段式轨道自由度为7； • 双增式轨道自由度为7。
S j Rz (1 cos j )
分点东西坐标和南北坐标用下式计算 :
N j S j cos0
E j S j sin0
2.3 轨道设计方法举例
4. 分点参数计算（以三段式为例）——稳斜段bt
L j Lb L j j b
H j Hb Lj cosb
S j Sb L j sin b
2.1 定向井井眼轨道设计原则
二、具体设计原则
4. 选择合适的稳斜段井斜角
• 稳斜段井斜角不宜太小，太小时方位不好控制； • 稳斜段井斜角也不宜太大，太大时施工难度增加； • 稳斜段稳斜角还应避开不利于携岩的稳斜角范围。
一般来讲，井斜角的大小与轨迹控制的难度有下面的关系：
➢ 井斜角小于15°时，方位难以控制； ➢ 井斜角在15°~40°时，既能有效地调整井斜角和方位，也能顺利地
钻井井眼轨道设计与控制
丛式井:在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向 井组,其中可含一口直井。
多底井:一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。 斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的,自井口开始井眼轨道
一直是一段斜直井段的定向井。
24
丛式井垂直剖面图 丛 式 井 垂 直 剖 面 图
21
(四)坐标参数与基本参数的关系
l
N (l) 0 sin cos d l
l
E(l) 0 sin sin d l
l
D(l) 0 cos d l
L-----为井口到计算点的曲线长度
22
三、油气井分类 (按井眼轨道) （1）直井 （Vertical well） 设计井眼轴线为一铅垂线，实钻井眼轴线大体沿
(1) 垂直深度Ｄ（垂深）：轨迹上某点至井口所在水平面的距离。 垂深增量称为垂增(ΔＤ)。 (2) 水平投影长度Lp（水平长度、平长）：
井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在 水平面上的投影长度。 水平长度的增量称为平增（ΔL）。 (3) 水平位移Ｓ（平移）：轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（或：在 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。国外将水平位 我国将完钻时的水平位移称为闭合距。
(一) 在石油工程中，井眼轨道参数是通过
下入井眼内的测斜仪器测出的，它测出
的是一系列离散井深点所对应的井斜角 和方位角，通过它们可以确定出其它参 数，所以将它们称为基本参数。 (二)坐标参数
用于描述井眼轨道的空间位置。主要 有北坐标，东坐标，垂直深度。 (三)
描述井眼轨道的弯曲和扭转程度。主要
有曲率和挠率。
25
河５０丛式井组是我国目前最大的陆地丛式井组 。该井组在长３８４米、宽１１０米的区域内布井６ 排共４２口，钻穿油层５５０层２０４６．９米，油 水同层２９９层１１３２.１米。
第五章 井眼轨道设计与轨迹控制
i
t Vi
目标点方位线
(Ni，Ei)
三、狗腿角与井眼曲率
A
Dma
a
a
N
K
ΔDm
－N
a
a’ E
三、狗腿角与井眼曲率
★ 狗腿角γ （全角变化）：
轨迹上两点间的井眼方向变化的角度（两点的井眼方向线的夹角）。
◆ Lubinski公式：
cosγ =cosα A· cosα
◆ 行业标准计算公式：
（2）井斜方位角的测量 摆锤所在铅垂线与仪器轴线（井眼方向线）构
成井斜铅垂面，该井斜铅垂面与水平面的交线就 是井斜方位线，即摆锤在罗盘面上的投影与罗盘 中心的连线。
（3）井斜角和方位角的记录
底片成像，地面读取。
一、测斜方法及测斜仪简介
测斜底片图
一、测斜方法及测斜仪简介
5.磁偏角及校正
地北极 磁北极 真方位角=磁方位角 + 东磁偏角 真方位角=磁方位角 – 西磁偏角 东磁 偏角
第五章 井眼轨道设计与轨迹控制
A 井口
轨 道 -N 轨 迹
E
目标点（Dt，St，θt）
前言
◆ 直井：轨道为一条铅垂线的井 ◆ 定向井：目标点（井底）与井口不在一条铅垂线的井 定向井用途：
1.地面环境条件限制钻直井 高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要的建筑物等。 2.地下地质条件要求 断层遮挡油藏、薄油层高效开发 3.钻井技术需要 井下落物侧钻、打救援井、倾角较大地层钻进等。 4.提高油藏采收率 老井侧钻、分支井等。
φ i-φ i-1<-180°时，Δ φ i=φ i-φ i-1+360° φ c=(φ i+φ i-1)/2+180°
5待钻井眼轨道设计
5待钻井眼轨道设计钻井眼轨道设计在石油钻井工程中起着重要作用，它决定了井眼形状、方向和位置，直接影响到钻井作业的效率和安全。
因此，合理设计井眼轨道对于钻井项目的成功非常关键。
下面将介绍五种待钻井眼轨道设计。
1.直井设计直井是最简单和最常见的钻井眼轨道设计。
直井轨道没有弧线，井眼从开始到结束一直处于直线上。
直井设计适用于垂直方向上位移不大且孔底不深的情况。
直井设计操作简单、井深容易估算，但可能无法满足一些特殊要求，如遇到地质障碍物和沉积岩层。
2.曲线井设计曲线井设计通过在垂直孔段中加入一定的水平或倾斜部分来改变井眼轨道，从而满足特定地质和工程要求。
曲线井设计适用于需要穿越复杂地质结构或达到特定区域的情况。
通过合理设计曲率和转角，可以在维持垂直孔段的条件下实现水平或倾斜井段。
3.S形井设计S形井设计是一种复杂的钻井眼轨道设计，它通过在曲线井段中引入双向曲线，使得井眼轨道呈现“S”形。
S形井设计适用于需要避开地质障碍物或平衡岩层应力的情况。
它可以通过反方向曲线段来缓冲岩石的压力分布，减少钻井过程中的钻杆受力，提高钻井效率和安全性。
4.水平井设计水平井设计是一种重点在于井眼轨道的水平段设计的钻井眼轨道。
水平井设计适用于需要在底层油气层中扩大井底面积、增加油气产量的情况。
通过合理设计预定的井眼倾角和弯曲半径，可以实现水平孔段的准确扩展。
5.竖向井设计竖向井设计是针对特殊地质地形需要垂直下行的井眼轨道设计，尤其适用于海底钻井或需钻深一定井深但需要快速进入井底的情况。
竖向井设计要考虑井眼的坚固性和稳定性，以及实现垂直下行的钻井作业技术。
总之，不同的钻井项目有不同的要求，根据具体地质情况、工程要求和经济效益等因素，选择合适的钻井眼轨道设计是确保钻井作业安全和高效的关键。
以上介绍的五种待钻井眼轨道设计是在实际工程中常见的设计方案，通过合理选择和优化设计，可以提高钻井作业的成功率和效率。
井眼轨迹设计与控制方法
水平位移增量Δ Sh (m):
f Δ Shab =R1(1-cos α 水平位移Sh(m):
m
)=206.03
R2
αe
h
αm o2
αe
Sho Sh
Shb = Δ Shab = 206.03 g e
t She 段长Δ l(m): Δ lab= R1α
m
/57.3=607.65
井深Dw(m) :
Dwb = Dwa + Δ lab =1007.65
o Dkop a R1 αm o1
井段：b—c 最大井斜角:40.51 ° 方位角: 30° 垂直井深增量Δ D(m): Δ Dbc=De - Dkop - Δ Dab - Δ Dcd =1156.76 垂直井深D(m): c Dc = Db+ Δ Dbc =2115.07 水平位移增量Δ Sh (m): f R2 αe Δ Shbc = Δ Dbc tgα m=988.32 水平位移Sh(m): Shc = Shb + Δ Shbc = 1194.35
第三章 井眼轨道设计与控制
井眼轨道
直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均 在限定范围。 定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻 达一定目标的井
普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向 井。
k
De
D Do j i
b αm
h
αm o2
αe
Sho Sh
g
e
t She
段长Δ l(m): Δ lbc= Δ Shbc /sin α
井眼轨道 五段式
井眼轨道五段式
五段式井眼轨道是一种常见的井眼轨道设计，它由五个主要部分组成，分别是直井段、造斜段、稳斜段、变斜段和水平段。
这种井眼轨道设计具有以下特点：
1. 直井段：直井段是井眼轨道的起始部分，它的作用是保证钻头在垂直方向上钻进，以便在钻进过程中能够顺利地进入地层。
2. 造斜段：造斜段是井眼轨道的第二部分，它的作用是使钻头从直井段进入水平井段，通过调整钻头方向，使钻头开始水平方向上的钻进。
3. 稳斜段：稳斜段是井眼轨道的第三部分，它的作用是保证钻头在水平方向上稳定钻进，以便能够有效地开发油气资源。
4. 变斜段：变斜段是井眼轨道的第四部分，它的作用是使钻头从稳斜段进入水平井段，通过调整钻头方向，使钻头开始另外水平方向上的钻进。
5. 水平段：水平段是井眼轨道的最后部分，它的作用是使钻头在水平方向上稳定钻进，以便能够有效地开发油气资源。
五段式井眼轨道设计具有结构简单、易于控制和操作方便等特点，因此在油气田开发中得到广泛应用。
然而，这种井眼轨道设计也存在一些缺点，例如在某些地层条件下，控制造斜段和变斜段的难度较大，需要较高的技术水平和经验。
此外，五段式井眼轨道设计的成本也较高，需要投入大量的资金和人力成本。
钻井工程第五章井眼轨道设计
3、垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深 D, 水平长度Lp ,井深 ,井斜角 a .
Dm
第二节 轨迹测量与计算 目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。
一、测斜方法及测斜仪简介 1、测斜仪分类： 按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、 无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘） 陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒 定） 2、测量内容： 井深 、井斜角 a 、方位角
—该测段的狗腿角，（ ）；
—该测段的平均井眼曲率，（ ）/30m ;
K —该测段的平均井斜角， （ ） c
c
三、井眼轨迹的图示法 对一条空间曲线可以有不同的表示方法。 三维坐标法： 投影图示法：垂直投影图 + 水平投影图 • 不能反映出真实的井深和井斜角。
柱面图示法： 垂直剖面图 （柱面展开图） + 水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有 这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展
井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。
水平长度的增量称为平增 （ ）
）。
D
L
（3）水平位移 S （平移）：轨迹上某点至井口所在的铅垂线的距离，（或：在水平投影 面上，轨迹上某点至井口的距离）。
平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。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
将三角函数用幂级数表示：
取：
3 5
sin
2
2
2 2 3!
5!
sin 3 2 2 48
sin 3 2 2 48
钻井工程：第五章 井眼轨道设计与轨迹控制
第五章井眼轨道设计与轨迹控制1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08答：井眼轨迹基本参数包括:井深、井斜角、井斜方位角。
这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。
2．方位与方向的区别何在?请举例说明。
井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？答：方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内(当然也可能在水平面上）。
方位角表示方法：真方位角、象限角。
3．水平投影长度与水平位移有何区别?视平移与水平位移有何区别?答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。
水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离,或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影.在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。
视平移是水平位移在设计方位上的投影长度.4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）.狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。
5．垂直投影图与垂直剖面图有何区别？答:垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图,即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图.6．为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过180 ？实际资料中如果超过了怎么办？答：7．测斜计算,对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测点计算有什么关系？答：测斜时，对一个测段来说,需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率;对一个测点来说,需要计算的参数有七个:五个直角坐标值（垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移）和两个极坐标（水平位移、平移方位角）.轨迹计算时，必须首先算出每个测段的坐标增量,然后才能求得测点的坐标值。
第1章水平井井眼轨道设计
坐标原点：井口 横坐标：视平移 V 纵坐标：垂深 D 该方法不能反映出真实的井深和井斜角。 柱面图示法应用最广
二、轨迹的基本概念
井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数 (1) 井深（斜深、测深） 定义：井口（通常以转盘面为基准）至测点的轨迹长度。 井深增量（井段长度）：下测点井深与上测点井深之差。
C 式中： m
— 套管允许通过的最大井眼曲率，° 30m；
Pj — 套管螺纹联结强度， kN ；
PE — 套管已承受的有效轴向力，kN ； D — 套管管体外径，cm ；
o
K
— 考虑套管螺纹应力集中等因素的系数，取K=1.65； — 套管管体截面积， cm 。
2
中国石油大学（北京） 张辉
A
套管可通过的最大井眼曲率限制问题
α (2) 井斜角 （ ）
指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 （ 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称为井眼 方向线。
）
井斜角增量（ Δα ）：
下测点井斜角与上测点井斜角之差。
Δα = α B − α A
(3) 井斜方位角（方位角）φ
在水平投影图上，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。
19
答案：
δ = 10 ° φF = 140° φ0= 90°
αT = 90 − tg [tgδ ⋅ cos(φ0 − φF )]
o −1
αT = 90 - atan (tan 10 cos (90 - 140)
= 83.53°
20
设计方位改变
第5章 井眼轨道设计与轨迹控制
Di
Ei Ei1 Ei
Si
N
2 i
Ei2
D
i tan1(Ei / Ni（) Ni 0)
0
i 180 tan1(Ei / Ni（) Ni 0)
Vi Si cos(0 i )
i 1，2，...，n
(Di-1,Lpi-1)
(Di, Lpi)
N
0 Vi i
目标点方位线
(Ni-1,Ei-1)
4．若αi= 0，对第i测段取：φi=φi-1；对第i+1测段取：φi+1=φi 。 5．在一个测段内，井斜方位角变化的绝对值不得超过180°。
φi-φi-1>180°时， Δφi=φi-φi-1-360° φc=(φi+φi-1)/2-180°
φi-φi-1<-180°时，Δφi=φi-φi-1+360°
(7)狗腿角γ与井眼曲率K
★ 狗腿角γ（全角变化）： 轨迹上两点间的井眼方向变化的角度（两点的井眼Biblioteka 向线的夹角）。ADma
a
a
K
ΔD m
N
a’
－N
a
E
21
二、轨迹的计算参数
计算方法：
★ 狗腿角γ
◆ Lubinski公式： cosγ=cosαA·cosαB + sinαA·sinαB·cos(φB-φA)
方位角以字母φ表示，单位为度（°）。 方位角增量：下测点井斜方位角与上测点 井斜方位角之差。用Δφ表示。
Δφ ＝φB－φA
16
第一节 井眼轨迹的基本概念
一、 轨迹的基本参数 二、 轨迹的计算参数 三、 轨迹的图示方法
17
二、轨迹的计算参数
8第五章井眼轨道设计与轨迹控制
8第五章井眼轨道设计与轨迹控制井眼轨道设计和轨迹控制是钻井领域中至关重要的技术。
井眼轨道设计的目标是在地下达到所需的位置和方向，以满足石油开采的要求。
轨迹控制则是通过从地下检测井眼轨迹的变化，实时调整钻井操作以确保井眼轨迹在设计范围内。
在井眼轨道设计中，首先需要确定所需的位置和方向。
这通常是通过地质勘探和地层分析来确定的。
了解地层特征和油气藏分布对井眼轨道设计至关重要。
然后，可以使用不同的方法来设计合适的井眼轨道。
一种常用的方法是利用曲线半径和转弯的角度来确定井眼轨道。
在钻井过程中，钻井工程师可以根据需要设置不同的曲线半径和转弯的角度，以达到所需的轨道。
这可以通过调整钻井井具的参数来实现。
另一种常见的方法是使用水平井设计。
水平井设计的目标是在垂直方向达到所需的深度，并在水平方向上延伸到特定的距离。
水平井设计可以采用多种方法，如交替控制、连续建模和编码设计。
轨迹控制是指在钻井过程中实时调整井眼轨迹以确保其在设计范围内。
常用的轨迹控制方法包括钻头控制、钻进构件控制和钻进液控制。
钻头控制通过调整钻头的旋转和下压力来控制井眼轨迹。
钻进构件控制使用不同的构件来调整井眼轨迹。
钻进液控制使用特定的钻进液来控制井眼轨迹。
轨迹控制还可以利用实时测量数据来进行。
这些数据可以来自不同的传感器，如压力传感器、位移传感器和倾角传感器。
通过实时监测井眼轨迹的变化，并根据需要进行调整，可以确保井眼轨迹始终在设计范围内。
总之，井眼轨道设计和轨迹控制是钻井过程中至关重要的技术。
正确设计和控制井眼轨道可以确保钻井过程达到预期的目标，并提高石油开采的效率和产量。
这需要钻井工程师综合考虑地层特征、钻井参数和实时测量数据，采用合适的方法进行设计和控制。
定向井井眼轨道设计课件
De Se
De Dt Da R1 sin a R2 sin t Se St Sa R1 cosa R2 cost
Re R1 R2
Lw De2 Se2 Re2
b
2 tan1
De Re
Lw Se
注意：上述公式与《钻井工程理论与技术》课本第190页 双增 式轨道设计公式（5-47）～（5-51）完全相同。
课堂讨论：（1）关键参数计算公式有多种形式
பைடு நூலகம்
Re Re
sinb cosb
Lw cosb Lw sinb
De Se
Lw De2 Se2 Re2
b
tan 1
Lw Se De Re Lw De Se Re
tan 1
Re Lw
tan 1
Se De
b sin1
Se
tan1 Re sin1
De2
S
2 e
Lw
De
tan1 Lw
De2
S
2 e
Re
b
2 tan 1
De Lw Re Se
2 tan 1
Re Se De Lw
课堂 讨论：
（2） 几何 作图 求解 关键 参数
De Dt Da R1 sin a R2 sin t （圆心线对应的垂增）
Se St Sa R1 cosa R2 cost （圆心线对应的平增）
R tan
2
sina
sina
sin b
sinb
增斜段和降斜段R 均取正。
对于三维轨道，平长Lp与平移S是不一样的。
§3-2 二维常规轨道设计
1、一般会给定的条件
目标点的垂深Dt 、水平位移St （井口可移动时相当于没给 定） 、井斜角αt （单靶时无要求）及设计方位角θ0；
井眼轨道设计方法
井眼轨道设计方法
井眼轨道设计是指在石油钻井过程中，通过合理设计井眼路径，使得井眼在地面和沉
积层中的轨迹符合钻探需求和地质要求的一系列方法和技术。
下面是关于井眼轨道设计方
法的十条详细描述：
1. 确定井眼目标：在井眼轨道设计之前，首先需要明确井眼的目标和要求，包括井深、井径、油气层位置等。
2. 分析地质条件：根据钻探区域的地质特征，对井眼轨道设计做出合理的分析。
考
虑地质构造、地层性质和水文地质等因素，预测可能存在的问题和难点。
3. 综合考虑井眼轨迹：根据地质条件和工程要求，综合考虑井眼的轨迹，包括垂直、水平和倾斜段的比例和长度等。
4. 设计控制点：设计控制点是确定井眼轨道的关键，需要根据钻探目标和地质要求，在合适的位置放置控制点。
5. 使用地层信息：利用地层资料和勘探数据，对地质构造和地层变化进行分析，为
井眼轨道设计提供依据。
6. 选择合适的测井工具：根据井眼轨道设计的需求，选择合适的测井工具，如测斜仪、地磁测井仪等，以获取井眼轨迹的相关数据。
7. 进行仿真和优化：利用计算机仿真软件，对井眼轨道设计进行模拟和优化，根据
不同的方案进行比较选择最佳设计。
8. 考虑钻井工程因素：在井眼轨道设计中，需要考虑钻井工程的可行性和经济性，
包括钻具选择、井眼施工的技术要求等。
9. 进行风险评估和管理：在井眼轨道设计过程中，需要评估可能存在的风险，并制
定相应的风险管理措施，以确保钻井过程的安全和顺利进行。
10. 监控和调整：在钻井过程中，对井眼轨迹进行实时监控，并随时根据地质和工程
情况进行调整和优化设计，以保证井眼轨迹的准确性和合理性。
井眼轨迹设计.
井眼轨迹设计引言 (1)1井轨道设计依据 (1)2设计原则 (1)3设计步骤 (2)4基础数据 (3)5井身剖面设计参数 (3)6参考文献 (10)引言井眼轨道是指在一口井钻进之前人们预想的该井井眼轴线形状。
井眼轨迹是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。
按照设计轨道的不同，井可以分为两大类：直井和定向井。
对于直井来说，井眼轴线就是一条铅垂线，不需要进行专门的设计。
定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻进的井，凡是设计目标偏离井口所在铅垂线的井都属于定向井。
1井轨道设计依据（1）以地质设计给定的入靶点、终止点垂深及大地测量坐标为依据。
（2）根据给定的井口坐标和靶点坐标，完成单井设计。
2设计原则（1）轨道设计应根据油藏特性及地质要求、区域地质资料和工程资料，结合造斜工具的造斜能力、井眼轨迹控制技术水平以及地面、地下条件，选择造斜率、靶前位移、造斜点深度，调整井段长度及位置，并应经过多次循环调整，优选上述参数。
（2）在地层岩性及造斜工具的造斜能力都确定时，增斜段应选择单增斜轨道。
在地层岩性及造斜工具的造斜能力都较稳定时，应选择靶前位移较小、造斜率较高和增斜段较少的轨道。
反之，在确定造斜率、靶前位移和增斜段的数量时要留有充分的控制余地。
（3）造斜点应选可钻性较好，无坍塌、无缩径的地层。
（4）调整井段的位置应放在最后一个增斜段之前。
（5）对确定的井眼轨道，应进行典型钻具组合的摩擦阻力和扭矩计算，并以此为根据进行钻机选型和钻具强度校核。
3设计步骤关键参数计算图1多靶三段式轨道给定t D 、t S 、a D 、a S 、a ∂、z K 、0θ、t ∂、m L ∆、b α，需计算的关键参数为t S 、w L ∆。
由图 可得)sin (sin )cos (cos tan z t a b a t b a z a t R D D R S S ∂-∂--∂-∂--=∂ （3-1）令：a z a t e R D D D ∂+-=sin （3-2） a z t R S S S ∂--=cos a e （3-3）z R R =e （3-4）则得：be e be b R D R S an ∂-∂+=∂sin cos t e （3-5）将 be e be e b R D R S ∂-∂+=∂sin cos sin （3-6）2tan 12tan 1cos 22bbb ∂+∂-=∂ （3-7） 代入式（3-5）中并简化，可得：222w e e e R S D L ++=∆ （3-8）ba b b a t a R D D S S ∂∂-∂--∂-+=cos )cos(1tan )(zt （3-9）4基础数据5井身剖面设计参数根据设计，选定造斜率m 30/391.2︒=K表2 轨迹主要点数据表126 3660 88.73 222.4 2437.83 -1047.95 -1076.33 1502.05 0 127 3690 88.73 222.4 2438.49 -1070.1 -1096.56 1532.01 0 128 3720 88.73 222.4 2439.15 -1092.25 -1116.78 1561.98 0 129 3750 88.73 222.4 2439.81 -1114.4 -1137 1591.94 0 130 3780 88.73 222.4 2440.48 -1136.55 -1157.23 1621.91 0 131 3810 88.73 222.4 2441.14 -1158.7 -1177.45 1651.87 0 132 3840 88.73 222.4 2441.8 -1180.85 -1197.68 1681.84 0 133 3870 88.73 222.4 2442.46 -1203 -1217.9 1711.8 0 134 3900 88.73 222.4 2443.13 -1225.14 -1238.12 1741.77 0 135 3930 88.73 222.4 2443.79 -1247.29 -1258.35 1771.73 0 136 3960 88.73 222.4 2444.45 -1269.44 -1278.57 1801.7 0 137 3990 88.73 222.4 2445.11 -1291.59 -1298.79 1831.66 0 138 4020 88.73 222.4 2445.78 -1313.74 -1319.02 1861.63 0 139 4050 88.73 222.4 2446.44 -1335.89 -1339.24 1891.59 0 140 4080 88.73 222.4 2447.1 -1358.04 -1359.46 1921.56 0 141 4110 88.73 222.4 2447.76 -1380.19 -1379.69 1951.52 0 142 4140 88.73 222.4 2448.42 -1402.33 -1399.91 1981.49 0 143 4170 88.73 222.4 2449.09 -1424.48 -1420.14 2011.45 0 144 4200 88.73 222.4 2449.75 -1446.63 -1440.36 2041.41 0145 4211.3488.73 222.4 2450 -1455 -1448 2052.74 0备注：施工前请地质、监督部门和定向井服务单位认真做好基础数据、包括海拔、钻机补心高的复核工作，以确定实际井深，以确保钻井施工顺利进行。
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4、提高油藏采收率的手段
钻穿多套油气层、老井侧钻等。
第一节
井眼轨迹的基本概念
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。 一、轨迹的基本参数： 测量方法：非连续测量、间断测量。“测段”、“测 点”。
井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数
（1）井深（或称为斜深、侧深） 井口（通常以转盘面为基准）至测点的井眼长度。 以字母 Dm 表示 ，单位为米（m）。 井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之
磁偏角： 磁北方位与正北方位之间的夹角。 磁偏角校正： 真方位角= 磁方位角 + 东磁偏角
真方位角= 磁方位角 - 西磁偏角
二、轨迹的计算参数
由基本参数计算得到的参数。
（1）垂直深度 D （垂深）：轨迹上某点至井口所在水 平面的距离。垂深增量称为垂增 （ D ）。
（2）水平投影长度 Lp （水平长度、平长）：
1、水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点，N坐标轴、E坐标轴 表达的参数：N坐标值、E坐标值、水平位移 S
水平长度Lp 、闭合距、井斜方位角
平移方位角 、闭合方位角。 2、垂直投影图
投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在的 铅锤面。 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、纵坐标 （垂深）
差。以 Dm 表示。
（2） 井斜角 （ ）： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 （ ）
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 方向延伸的部分称为井眼方向线。 井斜角增量（ ）：
下测点井斜角与上测点井斜
角之差。
B A
（３）井斜方位角（井眼方位角、方位角）： 在水平投影图上，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。 井眼方位线（井斜方位线）：
表达的参数：垂深 D ，轴线上各点垂线组成柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深）
表达的参数：垂深 D, 水平长度Lp ,井深 Dm ,井斜角 a .
第二节
轨迹测量与计算
目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。 一、测斜方法及测斜仪简介 1、测斜仪分类： 按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、 无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）
取。
1. 2. 3. 4.
井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影， 即井深在水平面上的投影长度。
水平长度的增量称为平增 （ L ）
（3）水平位移 S （平移）：轨迹上某点至井口所在 的铅垂线的距离，（或：在水平投影面上，轨迹 上某点至井口的距离）。 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某 点的连线。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 （4）平移方位角 ： 平移方位线所在的方位角。 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。
第五章 井眼轨道设计与轨 迹控制
Chapter 5 Design and control of well trajectory
概 述
井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。 直井轨道： 过井口的铅垂线 定向井轨道： 二维定向井：过井口和目标点的铅锤面上的曲线。
三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。
（5）N坐标和E坐标：南北坐标轴，以正北方向为正 东西坐标轴，以东北方向为正
（6）视平移 V：
水平移在设计 方位线上的投影长度。
（7）井眼曲率K （”狗腿严重度”、“全角变化率”）
指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率
Kc 30 / Dm
“狗腿角”或“全角变化” 上下二测点的两条方向线之间的夹角（空间夹角）。 狗腿角的计算： Lubinski公式：
cos cos A cos B sin A sin B cos(B A )
钻井行业标准计算公式：
( 2 2 sin 2 c )0.5
c ( A B ) / 2
—该测段的狗腿角，（ ）；
Kc —该测段的平均井眼曲率，（ ）/30m ;
某测点处的井眼方向
线在水平面上的投影。 井斜方位角增量 ：上下测点的井斜方位角之差。
B A
井斜方位角的变化范围： 0 ~ 360
（３）井斜方位角 井斜方位角的另一种表示方式： 象限角：指井斜方位线与正北方 位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：
0 ~ 90 之间。
陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒
定） 2、测量内容： 井深 Dm 、井斜角 a 、方位角
3、磁性测斜仪的工作原理
仪器内主要由井斜刻度盘、 罗盘、十字摆锤、照明和照 相系统组成，罗盘的S始终指 北。
（1）井斜角的测量
当测斜仪随井眼倾斜时，十字 摆锤始终指向重力线方向，重力线 与仪器轴线的夹角就是井斜角，由 摆锤在井斜刻度盘底片上的位置读
轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。 井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。 轨迹控制： • 直井防斜打直；
• 特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道和轨迹相一致。
直井用途：油田开发和勘探。有井斜限制要求。 定向井用途： 1、地面环境条件的限制 高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要 的建筑物等。 2、地下地质条件的要求 断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。 3、处理井下事故的特殊手段 井下落物侧钻、打救援井等。
c —该测段的平均井斜角， （ ）
三、井眼轨迹的图示法 对一条空间曲线可以有不同的表示方法。 三维坐标法： 投影图示法：垂直投影图 + 水平投影图
• 不能反映出真实的井深和井斜角。
柱面图示法： 垂直剖面图 （柱面展开图） + 水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有 这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成 了垂直剖面图。 • 可以反映出真实的井深参数，如： 井深、井斜角、垂 深 • 作图简便