石油鉆井動力鉆具帶彎接頭扭方位

1、動力鉆具帶彎接頭扭方位若實(shí)鉆井眼軌跡的方位明顯偏離設(shè)計(jì)方位，？且預(yù)計(jì)軌跡發(fā)展會脫靶時(shí)，則需要扭方位。由于影響井眼軌跡方位漂移的因素較復(fù)雜，一般應(yīng)在井斜角較小時(shí)調(diào)方位，在中靶 前提下盡量減少扭方位。扭方位鉆具組合及其采用的鉆井參數(shù)和定向造斜施工相同，？不過扭方位前要進(jìn)行方位扭轉(zhuǎn)角以及造斜工具裝置角的計(jì)算。？深井扭方位，由于影響鉆具反扭角的因素比較復(fù)雜，計(jì)算數(shù)值誤差較大，因此，一般采用隨鉆測斜儀扭方位，以提高準(zhǔn)確性。?彎接頭扭方位有兩種作法，？其一是在扭方位過程中保持裝置方位角不變，即在扭方位鉆進(jìn)過程中，？鉆柱始終不轉(zhuǎn)動，鉆出的井眼處在一斜面上，稱為斜面法扭方位。其二 是在扭方位過程中保持裝置角不

2、變，？即在扭方位過程中不斷扭動鉆具(事實(shí)上，只能打一個(gè)單根扭動一次鉆柱，？做不到連續(xù)不斷地扭動鉆柱)以保持裝置角不變，所鉆出的井 眼處在空間一柱面上，稱為柱面法。扭方位作法不同，裝置角的計(jì)算不同。一、方位扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算 ?扭方位的首要問題是需知道扭多大角度，即要進(jìn)行方位扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算。1 進(jìn)行測斜計(jì)算，算出目前的井底坐標(biāo)位置，如圖1所示。0T為設(shè)計(jì)方位線，0-d-e為實(shí)鉆井眼軸線的水平投影，e為目前的井底。根據(jù)設(shè)計(jì)可知目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為Ht、Et、Nt，井深Lt。根據(jù)資料及測斜計(jì)算可知d、e二點(diǎn)的基本參數(shù)為 Ld、Le、a d、a e、d、e, ?e點(diǎn)的坐標(biāo)為 He、Ee、Ne。E圖1方位扭轉(zhuǎn)角計(jì)算圖?

3、2 .計(jì)算現(xiàn)用鉆具的方位漂移率Kp公式：Kp=( e- d)? / ( Le-Ld)?3 計(jì)算用現(xiàn)用鉆具組合鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的總方位漂移量p公式： p= Kp ( Lt-Le )如果鉆了一段又換了鉆具組合，Kp應(yīng)從新計(jì)算。4 計(jì)算對準(zhǔn)目標(biāo)的方位線的方位角z如圖1所示，自目前井底 e對準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)T的方位線為eT, eT的方位角為 z。 公式：當(dāng) Nt>Ne時(shí)：z= arctg (Et-Ee)/(Nt-Ne)當(dāng) Ntv Ne時(shí)： z= arctg (Et-Ee)/(Nt-Ne) + 180°5.計(jì)算目前的井底方位與對準(zhǔn)目標(biāo)的方位之間的偏差角z公式：z = Q z-e當(dāng)z > 0時(shí)：需

4、右扭（增）方位；當(dāng)z V 0時(shí)：需左扭（減）方位。如果我們想按照方位均勻漂移，那么從目前井底e鉆達(dá)目標(biāo)T,需要的方位漂移應(yīng)該多大呢？由圖2可以看出需要的方位漂移角應(yīng)為 2 z。6 .選擇控制井斜方位的方法若2 z= p，不需扭方位。若2 z與p相差很大，甚至符號相反，則必須使用動力鉆具帶彎接頭強(qiáng)行扭圖2需要的方位漂移角77 .計(jì)算用動力鉆具強(qiáng)行扭方位的扭轉(zhuǎn)角公式：= z-（p）/2。?上式表明動力鉆具強(qiáng)行扭方位時(shí)，要“少扭”一些，留下一些角度讓鉆具組合的自然 漂移去扭，這個(gè)“少扭”的角度就是（ 0 p）/2。&計(jì)算預(yù)計(jì)的井底井斜方位角T公式： t= Q e + + p上述的計(jì)算是根據(jù)該

5、井正在使用的鉆具組合和地層的具體條件下的井眼方位漂移率 來計(jì)算的，在后續(xù)鉆進(jìn)過程中，如果鉆具組合、地層變了，井眼方位漂移率也變了，這 是需要根據(jù)井身水平投影及新的測斜資料重新計(jì)算。二、定向角（裝置角）的計(jì)算及其沙尼金圖解法定向角（裝置角）是指定向造斜或扭方位，在啟動鉆具加壓鉆進(jìn)之后，造斜工具面 所處的位置，用工具面表示，即為定向工具面角，簡稱定向角。通常，當(dāng)井底井斜角w 6 °時(shí)，定向角用磁北工具面角表示；當(dāng)井底井斜角6°時(shí),用高邊工具面角表示，一般扭方位施工多使用高邊工具面角表示，它與現(xiàn)場使用的“裝 置角”一詞具有相同的意義。1。1斜面法扭方位裝置角的計(jì)算與圖解 斜面法扭

6、方位，是保持裝置角不變扭方位，其計(jì)算如表?表1斜面法扭方位裝置角的計(jì)算與圖解扭方位 方式理論計(jì)算沙尼金圖解1.已知：。1、 1、K、 L。常求：y、3、 a 2 。規(guī)-knY =K3 L。A 扭方tg巴si士*sin2 Y-sin2a sin 眇O P3-Q位2sin3sin(xUJCosa 2=Cosc( 1Cos y -Sin g Sin 丫 Cos 3。1) 90 °扭方位（即3 =± 90°）:已知：0（1、 1、 、3 =± 90 °、 K 。A求：y、 0( 2、 L。OQtg y=± tg Sin a 1。OY丿3Cos

7、a 2=Coso( Qos 丫 。2.厶L=y/K。B2）穩(wěn)斜扭方位（即a 1 = a 2）：特已知：a 1 = a 2、 1、K。求：Y3、 L。、殊 COS y=CoE a 1+Sin2 a 1CosA aA扭YO VL3 )Q3 =±土 arc Cos( tg 2)Y方tg a 1B位 L=y / K。3）全力扭方位（即a 2 V a 1）:已知：a 1、 1、K。?求:y、 3、 a 2、 L。/A Sin y=Sin a 1Sin 。(13 =±土 arc Cos( tg y /tg a 1)OU)Q COS a2=Cosa 1/ Cos y 。BY厶L=y/K。

8、K :;造斜工具的造斜率，度/100米。備Y ：扭方位井段的狗腿角，度。a 1:扭方位前的井底井斜角，度。a 2：扭完方位后的井斜角，度。:動力鉆具扭方位時(shí)的扭轉(zhuǎn)角，度。在鉆井生產(chǎn)現(xiàn)場沙尼金圖解時(shí),是從水平投影圖中直接量取。注3 :動力鉆具扭方位時(shí)的彎接頭初始裝置角，度。 L:動力鉆具扭方位的鉆進(jìn)長度，米。“土”: 增方位時(shí)取“+” ；減方位時(shí)取“”。1）圖解法扭方位步驟圖解法是一種近似計(jì)算定向角的方法，使用簡單，求解迅速，是現(xiàn)場常用的方法。如表1圖示。已知條件：扭方位前的井斜角a 1，方位角1,扭方位后的方位角 2。二2- 1，彎接頭的造斜率 K以及限定扭方位的井眼長度 L。 根據(jù)K、 L計(jì)

9、算扭方位井段的狗腿角 丫。丫 = K2 L。 選取一定長度單位代表井斜角度值，如1cm代表1°或2cm代表1 . 5°等。 選定原點(diǎn)0,作N、E坐標(biāo)，根據(jù)1作井斜方位線攽 0Q敀，量得攽 0A=x 1 （長度代表角度），以A為圓心，丫（以長度代表角度）為半徑畫圓。 以/ AOB=A作線段攽0B敀，交圓于B、B，兩點(diǎn)。0，表示方位增加，作圖時(shí)應(yīng)以0A為始邊，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)至 0B方向；V0,表示方位減小，應(yīng)以 OA為始邊，逆時(shí)針方位轉(zhuǎn)到 OB線。表1圖例均按0作圖。 用量角器量得/ QAB和/ QAB, / QAB示增斜扭方位裝置角，/ QAB表示減斜扭 方位的裝置角。 用直尺

10、量得OB和OB，的長度，？按所選比例換算成角度，即表示扭方位后所能達(dá) 到的井斜角。其中 OB表示增斜減方位，OB表示減斜減方位。2）裝置角對井斜角和方位角的影響如圖3所示。 當(dāng) 0°V 3 V 90° 當(dāng) 90°V 3 V 180 ° 當(dāng) 180°V 3 V 270 當(dāng) 270°（ 90°），裝置角位于第一象限，為增斜增方位。 時(shí)，裝置角位于第二象限，為減斜增方位。（-90°）時(shí)，裝置角位于第三象限，為減斜減方位。 V w V 360°時(shí)，裝置角位于第四象限，為增斜減方位。3 ）在全力扭方位時(shí)，工具面安置

11、角應(yīng)放在右95°力減方位），以保持井斜角不變和全力扭方位。右（或左） 角（取5°）。全力增方位）或者左95° （全90°95°之間的角差為偏增減斜Jt增斜出IV3=180°原井斜方位（3 =0°）nI減方位增方位3 =270°3 =90 °圖3 3對a和的影響?扭方位方式不同，裝置角不同，扭方位井段的長度和狗腿角也不同，扭完方位的井 斜角也不相同，在鉆井生產(chǎn)現(xiàn)場中，要根據(jù)實(shí)鉆井眼軸線的差別情況正確選擇扭方位方 式。不要盲目地一律采用 90°扭方位。?扭方位井段的長度，以常規(guī)扭方位最長、90

12、76;扭方位次之、穩(wěn)斜扭方位較次、全力扭方位最短。當(dāng)需要在最短井段內(nèi)完成扭方位時(shí)，可以采用全力扭方位。?扭完方位后的井斜角，在穩(wěn)斜扭方位下不變，在常規(guī)和90°扭方位時(shí)，井斜角增加,在全力扭方位下井斜減小。2 柱面法扭方位裝置角的計(jì)算?彎接頭柱面法扭方位，是保持裝置角不變扭方位。在扭方位過程中，想始終保持裝置角不變，必須采用隨鉆測斜儀提供井下情況(a、3),只要裝置角發(fā)生了變化便隨時(shí)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，將裝置角及時(shí)調(diào)到規(guī)定的值。有些井隊(duì)一般采用貓頭拉大鉗的方法扭動 鉆具，其計(jì)算如表 2。?表2 柱面法扭方位裝置角的計(jì)算連續(xù)扭動鉆具的理論計(jì)算不連續(xù)扭動鉆具的理論計(jì)算1、已知：a 1、 i、K、AL

13、 o 求:3、a 2 o Y = K2 A L。 A a = y Cos 3。 Sin 3 = Sin( a 汁 A a /2 )/ y已知：a 1、 1、K、A Lo 求：3 1、a 2后，然后： 計(jì)算所需要的單根數(shù)n : n=A L/I。 計(jì)算鉆進(jìn)每個(gè)單根時(shí)狗腿角A y ：A Y = K2 A L/ n。 計(jì)算A a和3 1:A a = y Cos 3 1Sin 3 1=A Sin ( a 1+ A a /2) (利用直接迭代法計(jì)算) 計(jì)算每個(gè)單根鉆完后的井斜角a 2：Cos a 2= Cos aCosA y -Sin a 1Sin A y Cos® 1 計(jì)算每個(gè)單根鉆完后的裝置

14、角3 2：增斜扭方位：Sin 3 2= Sin a 1Sin 3 1 / Sin a 2 減斜扭方位：Sin(180 ° - 3 2)=Sina £in 3 1 /Sin a 2 計(jì)算每個(gè)單根鉆完后裝置角的變化值：A 3=3 2 3 12、已知：a 1、 1、K、3。求：A L、a 2。小 Ac丄-1 /tg 3 + Lntg a 1/2 A a = 2tg e- a 1 A L= A a /K2 Cos33、已知：a 1、 1、K、3 = ± 90°。求：A L、a 2。 a 2= a 1。KO = K2 Sin 3 / Sin a 1。 A L= /

15、K。另外，在我國鉆井現(xiàn)場，也采用打一個(gè)單根轉(zhuǎn)動一次方鉆桿的辦法，來力求保持裝 置角不變。在一個(gè)單根鉆井中，方鉆桿是不允許轉(zhuǎn)動的。所以在一個(gè)單根鉆井中，實(shí)際 上是保持裝置方位角不變，但當(dāng)這根單根鉆完后，應(yīng)將裝置角調(diào)到預(yù)定的值。那么應(yīng)調(diào) 多大角度？為此要研究一個(gè)單根鉆進(jìn)過程中裝置角變化了多少？其計(jì)算如表2。三、扭方位造斜鉆具裝置方位角的計(jì)算公式3 =1+3式中 1：扭方位前的井斜方位角，度。3 :扭方位時(shí)造斜鉆具的裝置角，度。扭方位施工方法與造斜鉆具定向方法相同，在此不再敘述。序號名稱尺寸扣型備注水龍頭接頭6313 731 雙反國產(chǎn)(7014)6313 631 雙反外國產(chǎn)上旋塞6303 631 雙

16、反:卜旋塞5 1/4 4103 411NC503 1/2 3103 311NC38鉆桿5 1/2 5203 5215 ”4103 411NC503 1/2 3103 311NC382 7/8 2103 211NC312 3/8 2A1 03 2A11NC26鉆鋌1TNC77或 8303 8319 ”NC61或 7303 7318NC56或 6303 6317 ”4103 411NC506 1/4 4A1 03 4A11NC464 3/4 3103 311NC354 1/8 2103 211NC313 1/2 2A1 03 2A11NC26扶正器267303 73117 1/27303 73112 1/46303 631或 NC569 1/26303 4