文档介绍：三维多目标定向井井眼轨道优化设计王俊芳(中石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心,湖北潜江433124[摘要]优化井眼轨道设计是保证井身质量,减少井下事故,降低钻井成本的关键环节之一。三维多目标定向井井眼轨道的设计方法众多,但在设计中人为主观因素较多,通常,-PASS(兰德马克轨道设计软件定向井软件是将非线性数学理论引入到全井井眼轨道的最优化设计中,综合了各种设计方法的优点,简化了设计程序,对于三维多目标井的设计,只需设计者提供必要的约束条件即可设计出操作性强、经济、安全的最优井眼轨道。[关键词]三维;多目标定向井;井眼轨道优化设计;兰德马克轨道设计软件[中图分类号]TE24;TE319[文献标识码]A[文章编号]1009301X(2005060021(03采用先进的轨道设计方法优化井眼轨道设计,使得设计轨道能够满足现场施工条件的限制,保证设计的可操作性;达到各种设计要求下的最短轨道,降低钻井成本;将设计轨道的钻柱扭矩和摩阻力减小到相对最小,保证施工安全。这就是优化井眼轨道的意义所在。2004年江汉油区在钻井中有30口为三维双目标定向井,且多为大斜度井。科学、安全、优质的三维多目标定向井井眼轨道优化设计意义重大。1传统三维多靶定向井轨道设计井眼轨道设计的方法发展到今天已有很多种,涉及到二维和三维,有曲率半径法、常曲率法、悬链线法、斜平面法、柱面法、螺旋线法等等〔1〕。不同的方法各有其优缺点,其共同之处就是设计出来的井眼轨道基本能够满足现场施工的要求,但很难从定量的角度确定是一条可行的最优轨道。尤其对于靶点与井口不在一个方向的三维定向井,井眼轨道的设计一直存在设计程序繁杂、费时,设计出来的轨道可操作性不强的问题。:对于多靶连线方位与井口不在一个方向的三维多目标定向井,我们通常利用二维软件,采用试算的方法,先从井口设计到第一靶点。然后再不断调整工具面和造斜率及段长,反复计算,设计到第二靶,第三靶,,,直至设计出一条贯穿所有靶点的轨道。以设计一口双靶点的井W76X7井为例。首先,从井口设计到A靶点,采用直-增剖面中A靶。但从趋势线来看,稳斜下去难以中B靶。要想中B靶就必须摆工具面调整方位,再增斜满足B靶位移要求(见图1。反复调整工具面和造斜率,重复试算定向段段长以满足中靶要求,中B靶点后再稳斜到井底。图1试算法综合评价:这种试算方法过于繁琐,设计出来的轨道不光滑;对于三靶以上剖面的三维定向井,设计出来的剖面相当复杂,可操作性差,在实际施工中将引发各种井眼问题,也会影响到后期的固井下作业和测井作业。而且反复试算将花去很多设计时间,很不经济。该方法更适合于实钻作业中指导待钻井眼钻进。,基本步骤是先进行水平投影图的设计,在水平投影图设计中,通过一段圆弧来调整方位,然后展开。仍以上口井为例。首先人为确定一个定向方位195b和提前段长10m,调节方位圆弧半径在合理范围内进行计算,再选择5段制剖面,(见图2。比较而言,柱面法设计出来的井眼轨道相对光滑,现场操作可行性较好。但对于那种靶间距较大,靶点方位变化较大的三维双目标井,在预测定向方位和提前段长时间不能给出满意的数值而难以绘制出方位圆弧,即使制出调方