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水平井剖面設計(第二章)-文庫吧

2026-05-27 11:57 本頁面

【正文】造斜井段設計增加一段調節用的斜直井段。設計造斜曲線首先要確定水平目標區。為了解決氣錐和（或）水錐的水平井，以距油—氣和（或）油—水界面一定距離的垂直深度為目標區鉆一真正的水平井效果可能最好。對這一類目標區，設計井斜角為90176。多數普通類型的水平目標區要貫穿油藏的某一特定構造位置。對解決錐的應用，這一位置可能是油藏的底部或者頂部，也可能是保證從該深度開始通過水壓裂縫與油藏完全相通的一個特定位置。“水平”目標區在這種情況下就不是水平的，而是要求沿此構造位置鉆進的井眼軌跡。按照水平井段靶區設計的不同要求，水平井段分為以下幾類：l 傾斜靶區剖面；l 垂直靶區剖面；l 蛇形剖面；l 構造位置靶區剖面。造斜曲線的設計要使作業者不需要通過大量的倒換鉆具便能在規定的限制范圍內鉆達目標區。造斜曲線設計必須考慮到以下問題：l 避開復雜地層造斜；l 曲線末端即造斜結束時的位移最小；l 造斜井段的長度最短；l 有一個調整井段以應付不理想造斜率的情況；l 利用造斜井段的構造標記確定最終目標區的深度；l 在目標區的容限之內；l 軌跡要能夠保證完成全部水平井段的鉆進；l 必須是允許使用所有必需的采油工具和設備的可完成井眼。某一些特定水平井的最佳造斜率取決于鉆到目標區所需要的方向控制能力，以及避開在復雜地層造斜的造斜井段高度。便如，水平目標區之上300m的位置為一復雜地層，這時大概應考慮把造斜點選擇在該地層之下，用余下的高度來確定所需要的造斜率。如果只考慮造斜井段的鉆進，那么最佳井眼曲率是可以達到的最高曲率，由于井眼曲率還影響著所有的后續作業，所以需要對高曲率的優點和其對以后作業的影響做出平衡。如果計劃對整個水平井段進行控制，盡采用可能達到最大造斜率。采用地面驅動的方法鉆水平井段時，應把井眼的曲率限制在鉆柱的曲率限制值之內。另一種考慮是采用不限制完井時選擇采油工具和將來采注作業的井眼曲率。水平剖面設計類型剖面設計基本上是簡單的幾何計算。造斜曲率可以分為以下三種基本剖面類型：l 單曲率—斜直剖面的設計單曲率—斜直剖面是最老、應用最為廣泛的造斜曲線，這類剖面的特點是，整個曲線由三段組成，造斜由上、下兩個造斜率相同的造斜井段完成，中間為斜直的穩斜井段。這一造斜曲線的設計基礎是：以工程計劃中計劃使用的造斜鉆具的最小預計造斜率和最短斜直井段來選擇造斜點和計劃的造斜曲線末端的位置。在設計中使用造斜鉆具可能的最小造斜率是關鍵。這樣就要求造斜鉆具先前已在類似地層使用過，如果是在鄰近地區使用過則更理想。l 變曲率一斜直剖面變曲率一斜直造斜曲線的設計是為了進一步控制目標的垂直深度。變曲率一斜直造斜曲線的設計方法是用上部造斜井段確定的馬達造斜鉆具組合的實際造斜能力，但是并不根據這一造斜率，而是利用比實際造斜率要低的預計造斜率來選擇下部造斜井段的造斜點。這種設計最適用于以構造位置為目標的水平井。尤其是構造位置是靠地層的頂層來確定，而這個頂層是在下部造斜曲率井段內，這類水平井采用這種方法設計是最有用。l 理想造斜曲率剖面設計理想造斜曲率剖面就是沒有斜直井段的彎曲率造斜剖面。鉆這種剖面的水平井，可以使用單斜式的造斜馬達，除非由于鉆頭壽命的限制。這種設計雖然費用最低，但它要求單斜式造斜馬達的的性能變化范圍要小于下部造斜曲率井段所固有的變化。這種方法也許是將來采用的或者可以作為在該地區的第三口水平井所使用的設計。第三節水平井雙增形軌道設計水平井雙增形軌道設計是中、長半徑水平井最常用的設計軌道。卡爾森等人提出了設計雙增軌道的平行切線法。本文在肯定卡文的思路和方法的同時,指出卡文中計算切線段井斜角的公式的錯誤，并給出了正確的計算公式。同時還進一步指出了平行切線法的不足之處,從而提出了設計雙增軌道的最優進入法，可使進入點與窗口中心重合，同時給出了計算公式和算例。水平井軌道的基本形狀有兩類,一類是單增軌道，由“直增一平”三段組成，增斜段有圓弧形（恒曲率)的，也有懸鏈線等（變曲率)形狀的。另一類是雙增軌道，由“直一增一穩一增一平”五段組成，兩次增斜段都是圓弧形。單增軌道多用于對目標層位和造斜率掌握較準確的情況下。雙增軌道則多用于地質不確定性較高和對造斜率預計不準確的情況下。單增軌道較易設計，雙增軌道的設計則較難，而且目前大量鉆進的中、長半徑水平井多采用雙增軌道。本文主要論述雙增軌道的設計問題。雙增軌道的設計條件和要求雙增軌道設計需要給定有關目標區、直井段和造斜率等條件及要求。水平井鉆進的目標是在目的層內劃出的一個目標區（如圖21所示)，形狀為具有一定長、寬、高的立方體，其長度方向與鉛垂方向有一定夾角，該夾角大小取決于目的層的地層傾角。井眼進入目標區的一端，稱為目標窗口(圖1中的左端),進入窗口的一點稱為進入點。最理想的進入點應與窗口中心（圖中5點）重合，且沿著目標區的軸線56鉆穿目標區。也就是說，設計的目標井段應該在平行四邊形1234之內。通常在設計圖上只畫出這個平行四邊形代表目標區，如圖2所示。圖2給出的目標區設計條件也包括：窗頂垂深,目標段長，目標段井斜角。圖1 水平井目標區所有的水平井，自井口開始都要先鉆一個直井段，然后再造斜。這個直井段一般是垂直井段，特殊情況下也可以是具有一定井斜角的斜直井段。例如使用斜井鉆機一開眼就是斜的，鉆出一個斜直井段，這樣可以縮短造斜井段，因而可以在垂深較小的目的層內鉆水平井。在研究設計方法和推導計算公式時，應該考慮通用條件，即直井段井斜角不等于零,推導的公式當然適用于井斜角等于零的情況。另外，在老井眼內造斜鉆水平井時,老井眼已有一定井斜角，使造斜點處井斜點不等于零。因此，給

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