三维双目标定向井设计方法.doc

三维双目标定向井设计方法.doc:..三维双目标定向井设计方法谢国民张良万(江汉石油管理局钻井工艺研究所433121)摘要:本文提出一种有条件限制的三维双目标定向井井身轨迹设计方法,该方法的主要特点是在给定求解精度条件下,寻求最优造斜方位,以减少实际扭方位工作量,在第一靶点达到规定的井斜和方位要求后,顺利进入第二靶,实现最优的井身轨迹设计。主题词:三维双目标,定向井,设计实例定向井剖面设计方法,已由二维设计发展到三维设计,特别是近年来,计算机技术在定向井的设计与施工中得到了普遍的应用,使得定向井剖面设计的理论与方法更加完善。常规的二维双目标设计,因不考虑井眼轴线方位的变化,设计方法比较简单,不能指导和解决定向井实际施工中双靶有方位偏差问题,尤其是双靶方位偏差较大、井段较短不足扭方位以及地面井位又受限的情况下,必须寻求一种新的井眼轴线设计方法。本文提出一种能减少扭方位工作量,在第一靶点达到规定的井斜和方位要求的有条件限制的三维双FI标井身轨迹设计方法。一、设计方法及计算公式有条件要求的三维双目标定向井设计法与常规的二维定向井设计方法和一般的三维绕障设计方法有所区别,其突岀特点是在第一靶点达到规定的井斜和方位要求以后,减少屮第二靶不必要的扭方位情况,尤其当双目标间距较短不足扭方位时,更体现岀此方法的优越性。设计的重难点在于初始方位的选取。1、初始方位确定方法初始方位选取对于三维双目标定向井设计很重要,其初始方位的选取恰当与否决定了扭方位的工作量。初始方位区间确定方法,先根据双目标设计条件5,S詡;比*2,02两靶的垂深、方位和水平位移),求出两靶连线方位和垂线方位,确定初始方位大致范围。两靶点东西、南北坐标分量N、=S]xcos(0]) (1)耳=S]xsin(0]) (2)N2=S2xcos(@)E2=S2xsin(02)(3)(4)两靶连线方位:垂线方位:e2-e}(1)式中:(2)H\、S\0:第一靶的垂深、闭和方位和水平位移;丹2*2,02:第二靶的垂深、闭和方位和水平位移;E\,Ny第一靶东西、南北分量;E2,N2:第二靶东西、南北分量;初始方位的范围就在(滋妙)Z间。设水平投影图内方位变化率K“,先不考虑井斜变化率,在最后校核时,保证全角变化率在允许范围内即可。初步选择垂线方位作为初始方位。其计算顺序为:01=01-Qcx(3)02=0-0(4)△0=|旳+1021(5)sin\(j)5730 “Ka 2(6)式屮:0心0:垂线、两靶连线方位;△0:井口到目标点方位变化量。在保证有造斜段的情况下,以第一靶点规定的井斜、方位(两靶连线方位)垂深、位移为迭代条件,给定一定求解精度,确定出扭方位工作量最小的最优初始方位。2、第一靶点规定井斜角、方位角计算公式在造斜点和造斜率给定条件下,第一靶点规定井斜角计算公式为:=H、-Dq (7)人)二S (8)R二=5130/K:」士匕沁(4max 2/?厂观max式中:Da:造斜点井深;K-造斜率/100米;R::曲率半径;6^max:第一靶规定井斜角。规定方位角计算公式见(1)。3、井身各段参数计算(1) 造斜段厶Z=2+RzXGmax/57・3D:=Dfl+/?2xsin^maxS2=/?2x(l-cos«max)(2) 稳斜扭方位段心=57