第六章定向井設計暨compass操作指南

一、定向井設計需要的基本數據

、單井

所鉆井井口的大地坐標，靶點的大地坐標并給出相應的經緯度，以及定向井的靶區

描述（如定向井靶點半徑，水平井等）。

(2)井身結構及套管程序（給定垂深），以及所用套管的型號和單位重量。

若下抽油泵，請給定垂深和該垂深下的前后井段。

(4)該井所在地區的詳細地質資料（包括地質分層，巖性及風險提示等）。

該井分段所用的泥漿比重，塑性粘度，切力，信服值等。

鉆機的游動系統重量，以及泥漿泵型號及功率和供應的工作排量。

可供應的鉆桿和加重鉆桿鋼級、公稱尺寸，震擊器型號，鉆頭種類等等。

給定工程設計標準及特別要求。

該地區內已鉆井的定向井資料。

、叢式井

平臺的槽口分布，槽口間距，平臺結構北角，該平臺的中心坐標（大地坐標）和經

緯度，以及覆蓋區內全部已鉆井（包括探井）的井眼軌跡數據（井斜、方向等）。

叢式井的井口和靶點大地坐標及靶點垂深，定向井的靶區描述（如定向井靶點半徑，

水平井等），以及油底垂深和口袋長度等。

(3)井身結構及套管程序（給定垂深），所用套管的型號和單位重量等。.

若下抽油泵，請給定垂深和該垂深下的前后井段。

(5)該井所在地區的詳細地質資料（包括地質分層，巖性及風險提示等）。

該井分段所用的泥漿比重、塑性粘度、切力、信服值等。

鉆機的游動系統重量，以及泥漿泵型號及功率和供應的工作排量等。

可供應的鉆桿和加重鉆桿鋼級、公稱尺寸，震擊器型號，鉆頭種類等等。

該地區內已鉆井的定向井資料。

給定工程設計標準及特別要求。

、叢式井設計1．叢式井的看法

叢式井是指一組定向井（水平井），它們的井口是集中在一個有限范圍內，如海上鉆

井平臺、沙漠中鉆井平臺、人工島等。叢式井的廣泛應用是由于它與鉆單個定向井對照較，

大大減少鉆井成本，并能滿足油田的整體開發要求。

2．叢式井設計應試慮的問題

（1）．井身剖面

在滿足油田開發要求的前提下，盡量選擇最簡單剖面，如典型的“直一增一穩”三段制，

這樣將減少鉆井工序，降低摩阻，減少鉆井時復雜情況和事故發生的可能性。

2）．井身結構

依照地質要求和鉆井目的，決定采用何種井身結構。

（3）．造斜點

造斜點應選在牢固、均質、可鉆性較高的地層。造斜點深度的選擇應試慮以下幾點：

A.相鄰井的造斜點上下最少要錯開15米以上，平時錯開30～50米，防范井眼間竄通和

磁攪亂；

中間井口用于位移小的井，造斜點較深。外面井口用于位移較大的井，造斜點較淺；

C.若是設計的最大井斜角高出采油工藝或老例測井的限制或要求，應將造斜點提高或增

加設計造斜率。

．造斜率

在叢式井中，平時設計各井的造斜率為7～16°米。

(5)．最大井斜角在保證油田開發要求的前提下，太大，并保證其他作業的順利進行，

盡量不使井斜角太大，

如電測、下套管作業等。

以防范鉆井作業時，扭矩和摩阻

老例測井工具經過的井段其最

大井斜為

62°。若是初始設計出最大井斜角達

60°以上，則應合適調整造斜點和造斜率，

使最大井斜不高出60°。自然，在一個叢式井平臺上，可選擇幾口邊緣井取水平井，以充

分地利用平臺，擴大采油面積。

．井口分配

井口分配應試慮以下幾點：

用外面的井口打位移大的井，用中間的井口打位移較小的井。

按整個井組的各井方向，盡量均布井口，使井口與井底連線在水平面上的投影圖盡量不訂交，且成放射狀分布，以方便軌跡追蹤。

C.考慮到鉆井平臺的最大額定載荷分布，將井斜大、位移大、井深較深的井安排在平臺

額定載荷大的地方。

D.若是依照（1）、（2）、（3）的序次仍有不能夠錯開的井，能夠經過調整造斜點或造

斜率的方法來解決。

(7)．防范井眼相碰

直井段的井身要吻合要求，762毫米（30英寸）套管要求傾斜度小于0.5～l°。同排井

在方向上要錯開，防范攪亂。鄰井采用不相同造斜率。徑為

表層套管下深要錯開，斜井段在空間交織的井，最小距離為

15米。

20米，直井段安全圓柱半

(8)．合理安排鉆井序次第一要按地質、開發部門有關注水配產要求和進一步對地層情況的掌握來進行。可采用先外排井，后內排井的序次，防范內排巖屑堆集須進行清理；或由底盤一側向另一側推進的方式。選擇好一條合理的鉆臺井架搬動路線，可省時省力。

．使用優秀鉆井液，減少摩阻。對于井斜過大、水平位移過大的井，采用頂部驅動鉆井裝置來改進鉆井作業。

．上部井段采用集束鉆井或集中打表層方式，可節約時間，提高鉆井速度。

三、鉆井平臺地址優選對于叢式井來說，優選平臺地址，比一口定向井的設計更重要，且影響更大。

鉆井工程方面的情況以外，還要考慮輸油管道的建設、井場的地貌情況等，

除了考慮

單從定向鉆井的

角度來優選，平時采用兩種優選方式，一是累計水平位移最小，二是累計井深最少。

1．累計水平位移最小的平臺地址優選無論平臺地址如何，靶點地址是必然的。

值最小就是這種優選方式的要點。

因此，計算平臺地址與靶點的距離，

并使累計

靶點地址平時以座標值給定，Y值是東西方向的座標值，即

即（X，Y）值，值得注意的是X值是南北方向的座標值，X值相當于北南位移，Y值相當于東西位移，水平位移的計

算可依照兩點間的距離公式來求到：2．累計井深最少的地址優選

采用這種優選方式，第一要依照井底和井口地址進行試算。把全部井的軌跡全部設計出

來，計算出累計的井深，爾后改變井口地址，重新作軌跡設計，直到設計出最小的累計井深。

無論哪一種平臺地址優選方式，在確定其優選的井口地址時，必定保證全部井都能打成。

因此，第一是平臺上的少許井的水平位移不能夠特別大；第二是少許井的總井深不能夠特別深；第三是為了有利于進行叢式井作業，

應盡可能少地進行繞障作業，

最少在叢式井設計中，

基

本上不存在繞障問題。四、Compass軟件簡介

1、基本看法

Origins(本源)

1987JamiesionTechnicalSoftware---DOSCOMPASS

1994DRDofTulsa---Wellpath(DirectionalPackage)

1995MunroGarrett---Target(DirectionalPackage)

1995Landmark---COMPASSforWindows(DOS+Wellpath+Target)

2、測量基礎

(1)GeodeticSystem大地測量系統

FlatEarth－

UTM－通用橫向墨卡托圖

GPS-全球定位系統

CGP-中國高斯投影

(2)Ellipsoid參照橢球體

GeomagneticModel

LocalCo-ordinate

(5)mapCo-coordinate(平面直9角坐標系，相對地址)

Easting-橫(E)Y坐

Nothing-(N)X坐

(6)GlobalCo-coordinate(

Latitude度

Longitude度

(7)LeaseLine(租借)

North/South-NS向投影

East/West-EW向投影

地理坐系，地址

)

3、內容

靶點限制條件、井眼跡

定向造斜方法及后控制方法

斜與算

柱扭矩及阻力

4、原

依照油田勘探、開部署的要求，保安全井

要有利于提高油襟懷和采收率

有利于井、采油和修井作

盡可能比的剖面型

、算參數

基本參數：井深、井斜、方向

算參數：垂深、N和E坐、水平投影度、垂直重量、井眼曲率（狗腿重度）、

合方向、合距??

、式井

防碰描技

(1).目的

在式井和施工中，不要求中靶，而且要求防范兩井交織相碰

行井距離描有助于兩井任一井深的相地址，以便采用相的措施

(2).常用描方法介

近來距離描：能夠確定參照井井眼上任一點到比井井眼的近來距離和最

近距離描

法面距離描：能夠確定參照點切的法面與描點的交點，同求出兩點的距離

及相方向，而在極坐平面上畫出法面距離描

遇到式井防碰，宜使用近來距離描法。

認識分別系數(SF)的概

念，如左圖所示。

五．Compass軟件操作方法

1．創辦公司

點擊File—→New—→Company出現下界限面：在公司屬性中注意填寫以下內容(Anticollision)2．創辦油田(Project)

注意紅色箭頭指示的地方必然要填上最新的地磁模型(GeodeticModels)

依照實質情況，填入正確的大地投影系統和測量系統。比方，BZ25-1油田，應

該選擇如上參數，并選定合適的地區(MapZone)，該數據由甲方供應。

3．創辦平臺在Map一欄，填入該平臺大地坐標值X(N)和Y(E),注意紅色箭頭的經緯度必然要

和甲方給定的一致(或在其給定的范圍內)。最后注意選定GridNorth(網格北)。

創辦槽口(若是是單井，該步驟能夠省略)。

下面以BZ25-1A平臺為例,依照甲方給的資料，以下：

平臺槽口結構為4×9，間距為2(列距)×1.8(行距)

平臺結構北角－81.5度。

步驟以下：

點擊槽口標志，爾后點擊Geometry(將平臺槽口看作整體來設計)—→Rectangle

進入以下界面：(圖6)

1）、在紅色框表示的空格內分別填入最左上方的槽口和中心槽口之間的間距。

2）、在藍色框表示的空格內分別填入行數×行距

列數×列距。

爾后點擊保存出現以下槽口表示圖：

注意，我們規定在實質設計過程中規定槽口編號為從下向上編排角的編號應為01)。

(即最左下

接下來在圖6中的綠色框中填入該平臺的結構北角－

ToSingleSlot,將整體的平臺變換為單個的槽口

81.5度，爾后點擊,以以下圖所示：

Convert

5、井眼軌跡設計

創辦單井

在紅色框內填入轉盤面的高度。

打開一個plan，注意選擇以下圖中紅色框中的內容。

接下來，依照甲方給定的數據輸入靶點坐標(包括X,Y值和深度)

注意在紅色框內輸入靶點深度(注：需要在甲方給定的以海平面為基準的深度基

礎上再加上轉盤面的高度)。

在藍色框內分別輸入X(N)和Y(E)值。紅色框內表示該靶為圓形靶，靶區范圍為30m。以下圖所示為定向井設計方法，目前常用的為紅色框中的四種。

Slant：常用于二維定向井設計

DoglegToolface：常用于扭方向、繞障、單靶點設計

Hold：常用于穩斜設計

OptimumAlign：常用于雙靶點和多靶點的設計

下面以單靶點設計為例：

方法1：選擇Slant

在紅色框內分別輸入造斜點和造斜率，。選上靶點，即可計算(紅色箭頭表示的兩項不參入計算)。計算結果以下

方法2：先選擇Hold，表示造斜以前的穩斜段。以以下圖紅框內所示。爾后選擇DoglegToolface，出現以下界面，選擇紅色框中所示內容，爾后計算，出現以下界面：

經過比較，兩種設計方法計算得出的結果完好一致。

雙靶點井的設計方法：第一步同單靶點的設計方法

2，先選擇

Hold

穩斜，爾后選擇

OptimumAlign

，

出現以下圖：

選中兩個靶點，以3°/30m的造斜率計算即可。

6、導出數據

能夠依照要求導出不相同格式的數據如txt、excel、pdf等。

方法以下：

導出txt：點擊file→export→surveydata，進入界面以下：

紅色方框中的格式為定向井內部編寫的格式(每30m一點)。導出excel，pdf格式：點擊report→planning→standardplan，出現下界限

面紅色框內可依照需要選擇不相同的間隔點，

藍色框內是軌跡數據的范圍，

能夠任意

選擇軌跡數據報告出來此后，點擊

savereporttofile

，再點擊上圖中的紅色框可

以選擇想要保存的格式。

7、出圖(垂直投影圖，水平投影圖，3D立體投影圖等)

垂直投影圖：點擊Plot→SectionView(也許直接點擊快捷方式)，

點擊File→Export→GraphExport→WindowsMetafile保存即可。

水平投影圖：點擊Plot→PlanView(也許直接點擊快捷方式)，保存方法同上。

3D立體投影圖：點擊Plot→3DView(也許直接點擊快捷方式)，

若是要將全部井的軌跡都加上，方法以下：

點擊SelectOffsetDesigns，在藍色框內選擇想要的設計種類，在紅色框

內選擇想要的井，以下：點擊OK，爾后再點擊(ToggleOffsetDesigns)，能夠依照要求選擇注明一口井的靶點，也能夠選擇注明全部井的靶點

(如上圖所示)。

除以上作圖方法外，還可以夠選擇使用WallPlotComposer()來作圖。

點擊出現以下界面，經過點擊鼠標左鍵就可以畫自己想要的各種軌跡圖。

以以下圖：藍框內為垂直投影圖，紅框內為水平投

影圖，綠框內為平臺的槽口圖。

注：用這種方法作圖的好處是能夠將不相同種類的圖放在一起，以以下圖所示：8、防碰掃描方法的應用。

點擊Analysis，出現以下圖，點擊AnticollisionSettings出現

右圖，藍色框內為掃描間隔點的距離，紅色框內為掃描的井段范圍，綠色框內為

相鄰兩井間的誤差橢圓中心距離。這些值都能夠依照詳細要求來設定。

爾后再點擊即可出防碰掃描報告，以下：注意CC/SF/ES這3個英文簡寫所表示的定義。

一般來說，隨著井深的不斷增加，CC值也是逐漸增大的。SF值必然要在1.5以

上才是安全范圍。在創辦公司時已經有規范(以以下圖)。

9、設計過程種需要引起注意的一些問題。

如何增加工具

在做設計時，若是新建一個公司，第一需要將工具增加進去，能夠將以前的公司

的工具先導出（export）至某一目錄下，再導入（import）至公司屬性下的工具設置中。

比方，將公司BOC中的工具先導出來，操作以下：

新建公司cnooc后，點擊將上述導出的工具導入，以以下圖所示。

2）若是轉盤面高度發生變化，應該如何更正。

比方某井初始RKB為28m，現在變為35m，操作方法以下：先選中現在

的RKB高度

點擊設計屬性：

更正紅色框中

的深度標準。

最后再將此處的高度修正即

可完成。

（3）投影方向的選擇。

點擊PlanDesignProperties→VertSection，以