定向井设计暨compass操作指南讲解

第六章定向井设计暨compass操作指南

一、定向井设计需要的基本数据

1、单井

(1) 所钻井井口的大地坐标，靶点的大地坐标并给出相应的经纬度，以及定向井的靶区

描述（如定向井靶点半径，水平井等）。

(2) 井身结构及套管程序（给定垂深），以及所用套管的型号和单位重量。

(3)若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。

(4) 该井所在地区的详细地质资料（包括地质分层，岩性及风险提示等）。

(5) 该井分段所用的泥浆比重，塑性粘度，切力，屈服值等。

(6) 钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量。

(7) 可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头类型等等。

(8) 给定工程设计标准及特殊要求。

(9) 该区域内已钻井的定向井资料。

2、丛式井

(1) 平台的槽口分布，槽口间距，平台结构北角，该平台的中心坐标（大地坐标）和经纬度，以及覆盖区内所有已钻井（包括探井）的井眼轨迹数据（井斜、方位等）。

(2) 丛式井的井口和靶点大地坐标及靶点垂深，定向井的靶区描述（如定向井靶点半径，

水平井等），以及油底垂深和口袋长度等。

(3) 井身结构及套管程序（给定垂深），所用套管的型号和单位重量等。.

(4)若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。

(5) 该井所在地区的详细地质资料（包括地质分层，岩性及风险提示等）。

(6) 该井分段所用的泥浆比重、塑性粘度、切力、屈服值等。

(7) 钻机的游动系统重量，以及泥浆泵型号及功率和提供的工作排量等。

(8)可提供的钻杆和加重钻杆钢级、公称尺寸，震击器型号，钻头类型等等。

(9)该区域内已钻井的定向井资料。

(10)给定工程设计标准及特殊要求。

二、丛式井设计

1．丛式井的概念

丛式井是指一组定向井（水平井），它们的井口是集中在一个有限范围内，如海上钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较，大大减少钻井成本，并能满足油田的整体开发要求。

2．丛式井设计应考虑的问题

（1）．井身剖面

在满足油田开发要求的前提下，尽量选择最简单剖面，如典型的“直一增一稳”三段制，这样将减少钻井工序，降低摩阻，减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性。

（2）．井身结构

根据地质要求和钻井目的，决定选用何种井身结构。

（3）．造斜点

造斜点应选在稳定、均质、可钻性较高的地层。造斜点深度的选择应考虑如下几点：

A.相邻井的造斜点上下至少要错开15米以上，通常错开30～50米，防止井眼间窜通和磁干扰；

B.中间井口用于位移小的井，造斜点较深。外围井口用于位移较大的井，造斜点较浅；

C.如果设计的最大井斜角超过采油工艺或常规测井的限制或要求，应将造斜点提高或增加设计造斜率。

(4)．造斜率

在丛式井中，通常设计各井的造斜率为7～16°米。

(5)．最大井斜角

在保证油田开发要求的前提下，尽量不使井斜角太大，以避免钻井作业时，扭矩和摩阻太大，并保证其它作业的顺利进行，如电测、下套管作业等。常规测井工具通过的井段其最大井斜为62°。如果初始设计出最大井斜角达60°以上，则应适当调整造斜点和造斜率，使最大井斜不超过60°。当然，在一个丛式井平台上，可选择几口边缘井打水平井，以充分地利用平台，扩大采油面积。

(6)．井口分配

井口分配应考虑如下几点：

A.用外围的井口打位移大的井，用中间的井口打位移较小的井。

B.按整个井组的各井方位，尽量均布井口，使井口与井底连线在水平面上的投影图尽量不相交，且成放射状分布，以方便轨迹跟踪。

C.考虑到钻井平台的最大额定载荷分布，将井斜大、位移大、井深较深的井安排在平台额定载荷大的地方。

D.如果按照（1）、（2）、（3）的顺序仍有不能错开的井，可以通过调整造斜点或造斜率的方法来解决。

( 7)．防止井眼相碰

直井段的井身要符合要求，762毫米（30英寸）套管要求倾斜度小于0.5～l°。同排井在方位上要错开，避免干扰。邻井采用不同造斜率。

表层套管下深要错开，斜井段在空间交叉的井，最小距离为20米，直井段安全圆柱半径为15米。

(8)．合理安排钻井顺序

首先要按地质、开发部门有关注水配产要求和进一步对地层情况的掌握来进行。可采用先外排井，后内排井的顺序，防止内排岩屑堆集须进行清理；或由底盘一侧向另一侧推进的方式。

选择好一条合理的钻台井架移动路线，可省时省力。

(9)．使用优质钻井液，减少摩阻。对于井斜过大、水平位移过大的井，采用顶部驱动钻井装置来改善钻井作业。

(10)．上部井段采用集束钻井或集中打表层方式，可节约时间，提高钻井速度。

三、钻井平台位置优选

对于丛式井来说，优选平台位置，比一口定向井的设计更重要，且影响更大。除了考虑钻井工程方面的情况以外，还要考虑输油管道的建设、井场的地貌情况等，单从定向钻井的角度来优选，通常采用两种优选方式，一是累计水平位移最小，二是累计井深最少。

1．累计水平位移最小的平台位置优选

无论平台位置如何，靶点位置是一定的。因此，计算平台位置与靶点的距离，并使累计值最小就是这种优选方式的关键。

靶点位置通常以座标值给定，即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座标值，Y值是东西方向的座标值，即X值相当于北南位移，Y值相当于东西位移，水平位移的计算可依据两点间的距离公式来求到：

2．累计井深最少的位置优选

采用这种优选方式，首先要依照井底和井口位置进行试算。把所有井的轨迹全部设计出来，计算出累计的井深，然后改变井口位置，重新作轨迹设计，直到设计出最小的累计井深。

无论哪一种平台位置优选方式，在确定其优选的井口位置时，必须保证所有井都能打成。因此，第一是平台上的少数井的水平位移不能特别大；第二是少数井的总井深不能特别深；第三是为了有利于进行丛式井作业，应尽可能少地进行绕障作业，至少在丛式井设计中，基本上不存在绕障问题。

四、Compass软件简介

1、基本概念

Origins (来源)

(1) 1987 Jamiesion Technical Software--- DOS COMPASS

(2) 1994 DRD of Tulsa --- Wellpath(Directional Package)

(3) 1995 Munro Garrett---Target(Directional Package)

(4) 1995 Landmark---COMPASS for Windows(DOS+Wellpath+Target)

2、测量基础

(1) Geodetic System大地测量系统

Flat Earth－

UTM－通用横向墨卡托图

GPS- 全球定位系统

CGP- 中国高斯投影

(2)Ellipsoid参考椭球体

WGS1984－1984年世界大地测量系统

Krasovsky1940-1940年克拉索夫斯基

(3)Geomagnetic Model

IGRF2000－2000年国际地磁参考场

WMM95-1995年World magnetic Model

(4)Local Co-ordinate

(5) map Co-coordinate(平面直9角坐标系，相对位置)