定向井井眼轨道设计

位移大的井放在外围，造斜点相对高； 位移小的井放在内部，造斜点相对低；
相邻两口井得造斜点应该上下错开50~100m（防磁干扰）；
开钻顺序：除直井首先打外，其他定向井应该先打造斜点高的 井，后打造斜点低的井（ 防磁干扰、防井眼碰撞） 。
（10）海上丛式井可使用倾斜导管或弯曲导管；
3、轨道自由度及轨道约束方程
2、轨道设计原则
（1）尽可能选择简单轨道：

探井选择最简单的三段式轨道； 开发井必要时可选择S形的五段式轨道； 其他轨道根据需要选择。
（2）尽可能减小最大井斜角，尽可能减小施工难度。
（3）开发井目的层井段的井斜角以15°为宜，不要小于10°。
（4）造斜率选择：

增斜率一般控制在3 ° /30m左右，不超过4.5 ～6 ° /30m；
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3、轨道自由度及轨道约束方程
（3）轨道自由度为组成轨道的所有曲线段自由度之和，如： 三段式轨道：自由度为4；（1＋2＋1＝4）
五段式轨道：自由度为7；（1＋2＋1＋2＋1＝7）
双增式轨道：自由度为7。 （1＋2＋1＋2＋1＝7） （4）目标点的约束条件称为轨道约束方程，如： 三段式轨道：约束方程数为2； (Dt，St） 五段式轨道：约束方程数为3； (Dt，St，αt）
斜面圆弧法

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； 造斜点井深Da 及井斜角αa ； 造斜半径R1 和R2 ；

定向井井眼轨道设计
本章内容提要
§3-1 井眼轨道设计基础
§3-2 二维常规轨道设计方法
§3-3 微曲稳斜轨道设计方法
§3-4 待钻井眼轨道设计方法
§3-5 多目标点三位轨道设计方法（补充）
§3-1 井眼轨道设计基础
1、轨道设计概述 2、轨道设计原则 3、轨道自由度及轨道约束方程 4、轨道设计的一般步骤 5、基本井段的坐标增量计算（补充）
一般情况下，造斜点以上设计成垂直井段，αa=0；如果使用
斜井钻机，则αa≠ 0 ，可根据给定的Da和αa 计算出Sa。
Sa Da tan a
（1）自由度（DOF）的概念
将起点位置及方向均给定的轨道或曲线段形状完全固定需要
确定的独立自由变量个数称为轨道或曲线段的自由度。
（2）起点给定时各种曲线段的自由度
直线段：自由度为1（ΔL、 ΔD 等，任给1个即可）
二维圆弧段：自由度为2（ΔL、ΔD、K 等，任给2个即可）
三维圆弧段：自由度为3（ΔL、Δα、ΔΦ）
Et
④ 井身参数计算及轨迹绘图。
5、基本井段的坐标增量计算
直线段增量公式
L（ 已 知 ） 二维轨道 D L cos L S L sin p
L（ 已 知 ） 三维轨道 D L cos L p L sin 二维轨道，平长Lp与平移S是一样的。 N L sin cos 三维轨道，平长Lp与平移S是不一样的。 E L sin sin
1、轨道设计概述
（1） 设计条件：
一般要给定的条件：目标点垂深、水平位移、设计方位角等；
给定进入目标的要求：目标点或目标段的井斜角等；
（2）设计内容：根据设计条件，设计出合适的井眼轨道。 （3）轨道设计的关键：
造斜点、增斜率、降斜率的选择（需要经验）；
轨道关键参数的求得（需要先进的计算公式）。

降斜率一般控制在1.5 ° /30m左右。
2、轨道设计原则
（5）造斜点选择：

应避开复杂地层(漏失、坍塌、缩径、膨胀、高压等)，可钻性
以中等为宜，太软太硬都不好；

造斜点距离上层套管鞋最小应有50m远，防止造斜时损坏套管。
（6）钻机选择：与同井深的直井相比，钻机功率大30～50%。


3000～3500m的定向井应用4500m钻机；
4、轨道设计的一般步骤
① 根据“轨道约束方程数＋需要指定的参数＝轨道自由度” 的原则选择轨道形状； ② 确定需要指定的参数（造斜点、增斜率、降斜率等）；
③ 建立轨道约束方程组，推导关键参数计算公式；
二维轨道：
D D
i
Dt Dt
S
i
St
i
三维轨道：
i
N
Nt
E
i
5、基本井段的坐标增量计算
二维圆弧段增量公式
L R( 2 1 ) D R(sin 2 sin 1 ) L S Rcos cos 1 2 p
增斜段R取正，降斜段R为负
对于二维轨道，平长Lp与平移S是一样的。
5、基本井段的坐标增量计算
三维圆弧段增量公式
L D L p N E R R tan (cos a cos b ) 2 R tan sin a sin b 2 R tan sin a cos a sin b cos b 增斜段和降斜段R 2 R tan sin a sin a sin b sin b 2
4500m的定向井应用6000m钻机。
（7）定向井裸眼段内尽可能不搞中途测试。必要时需经过充 分论证，防止井下事故。
2、轨道设计原则
（8）探井一定要注意及时测斜，尽可能在每次起钻前投测“多 点”；以防备万一井喷着火需要打救援井时，有井眼轨迹数据可用。
（9）丛式井要注意井口井底布置、造斜点位置和钻井顺序：
双增式轨道：约束方程数为3。 (Dt，St，αt ）
3、轨道自由度及轨道约束方程
（5）轨道设计时需要补充确定的参数个数等于轨道自由度 与轨道约束方程数之差，如：
三段式轨道需要补充确定的参数个数为4-2=2；
五段式轨道需要补充确定的参数个数为7-3=4；
双增式轨道需要补充确定的参数个数为7-3=4。