油田技术-定向井工程师序列培训模块化讲义(T1).ppt

1、油田技术定向井工程师序列 培训模块化教案（T1）油田技术事业部2008年8月25日,Compass软件简介Compass软件的基本概念和使用方法三. 二维定向井轨迹设计方法（单井设计）,教学课程题目,一、Compass软件简介,Landmark公司开发的COMPASS可使您在进行各类定向井设计时比以 往任何时候都要容易的多，COMPASS广泛应用了众多的软件工具，这些工 具不仅是适用于所有石油公司同时也适用于所有的定向井承包商，从初始设 计、工程作业到待钻井眼设计COMPASS可提供快速、准确的轨迹设计并在 初始阶段判断出潜在的问题所在，所有复杂井眼轨迹设计及分析的特点，如 计算方法可选、防碰

2、绘图、不确定椭圆、网状绘图、套管数据等等。,1. Compass的3大主要功能 （1）定向井轨迹设计设计环境具有一个人机交流绘图工具，使用者可根据自己特定的约束条件进行井的设计。对于不同的井段都有许多曲线类型可供选择，曲线的选择主要 是基于将狗腿定为常数或将造斜率/扭方位率定为常数。在给定的条件下软件可 为您提供不同的合理选择。对于井设计的不同阶段，使用者可以看到随数据变化 图形的动态变化。您可以返回到设计的任何一段，COMPASS可以记忆这段井段 是如何计算的，您也可以任意调整输入数据，COMPASS会将所有的下部井段自 动重新计算。,（2）定向井测斜数据处理数据可键入或录入，处理方法采用5

3、种石油工业标准的计算模式：最小曲 率法，曲率半径法，平均角法平衡正切法。正切法，除此以外COMPASS具有自 己的计算方法以进行质量控制。测斜结果文件可以重新编辑、拼接、打印或分析 ，增强了从任意测点到靶点的预测功能。,（3）防碰和最近距离计算防碰和最近距离计算功能提供了网状绘图、控制圆柱和打印输出最近距 离扫描结果，最独特优点是可进行3维最近距离分析，并可以对图形进行任意放 大(缩小)、旋转、预测、TVD断面检查和等距网状绘图。,2. COMPASS还拥有如下一些实用工具： （1）数据质量校核COMPASS测量系统是全世界第一个采用可变曲线质量控制的，这个方 法可查询到标准方法的缺陷，例如：

4、假设井眼轨迹与一已知和定性的几何模型 相符合，这样所产生的形状没必要与实际井眼轨迹相符合；每一测点相互独立 不考虑相邻测点的影响元素，如何仔细观察变化曲线数据进行质量控制的具体步 骤根据使用者的要求，数据的输入可以手工键入也可以从文件中录入，这样数据 处理的成本会大大地降低。,（2）使复杂问题简单化由于设计模式具有多功能和操作灵活简便的特点，几乎所有复杂井都可 以设计并节省时间和人力，井的分段设计可以固定造斜/扭方位定为常数和固定 狗腿为常数，变化率即可以计算得来也可以给一定值以满足某一特定的需要，或 由程序推荐以优化井眼轨迹。例如像象救援井靶点总是在变化，这就可以用靶点投 影到任意位置轻而易

5、举的完成COMPASS提供的“优选定位”计算可根据约束提供 极限值，例如利用给定井斜计算中靶井深和给定狗腿计算方位，中靶时要求一定 的井斜和方位等。井眼轨迹设计的结果是：最小狗腿和最短起下钻距离，节省了 费用。,（3）UTM和地理数据输出这个模式提供了UTM输出设施，所有测量可建立在球体坐标，地理坐标(经纬度)的输出格式为度、分、秒。 （4）绘制壁挂大图支持各种大型绘图机并可由使用者完全控制的高质量的壁挂展示图。,3. COMPASS的其它优点OMPASS具有许多尖端的特点以保证最终用户具有最先进的技术软件，其优势还在于： （1）与ODBC兼容的数据库（MicrosoftOpenDataBas

6、eConnectivity). （2）将设计和运用动态屏幕显示进行分析高度一体化。 （3）支持同一井场的多深度基准（每一井眼轨迹的不同参考基准深度）。 （4）对井口及靶点的定义，采用了大地及磁坐标的一体化模式。 （5）支持对某一井场/平台的靶点数据库。 （6）灵活的屏幕显示使2维和3维设计变得非常简便。,（7）水平井设计可进行多靶区的处理。 （8）对于某些多个设计和测斜文件的井，系统设置的测斜历史可保留检查痕迹，以记录某口井测斜数据的更改史。 （9）图形与数据输入屏幕为动态连接。 （10）改进了图形处理控制和编辑功能。高质量图形输出及外围输出打印设备的支持。提高了报告的功能及增加了报告预览窗口

7、。 （11）灵活的安全系统和数据保护。,二、Compass软件的基本概念和使用方法,1.基本概念 （1）大地坐标系统 （2）投影系统及分带 （3）大地坐标系统与投影系统的关系 （4）真北、磁北、网格北（坐标北）,（1）大地坐标系统地面上一点的位置，可以用各种不同的坐标系来表示。坐标系又可以归 纳为球面坐标系和高斯平面直角坐标系。我们平时提到的大地坐标系就是球面坐 标系的一种。为了大地测量计算工作的需要，应选择一个能用数学方法简单表示的， 与地球大地体的大小及形状十分接近的地球椭球体来代表地球。地球椭球体的形 状通常用椭球的长半径和扁率来表示。那么我们通过定义椭球体的中心、定义大 地子午面（线）

8、和起始子午线、赤道面，就可以知道球面上一点的大地坐标（经 纬度），这样建立的坐标系，我们称之为大地坐标系。,有关大地坐标系的几个概念,1、经线/子午线(MPMAPA) 2、零子午线(PEFP) 3、大地经度：（FLA） 4、赤道平面(AFGA) 5、纬线(MEM) 6、大地纬度:（MLA),渤海用到的几种投影系统：,选择WGS-84坐标系统的必要性：,（2）地图投影系统 TM: 从几何意义上就是假想用一个椭圆柱套在地球参考椭球体外，并与中央子午线 或中央经线 相切，椭圆轴的中心轴位于椭球的赤道上，再按该投影所规定的条件，将中央经线东、西各一定 的经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱面上，并将此圆

9、柱展开为平面，即得该投影。 UTM: 也叫通用横轴墨卡托投影。圆柱割参考椭球于两条等高圈上，投影后两条割线没有变形，中央经线上长度比小于1(0.9996);可以改善高斯投影的低纬度地区变形。,（3）大地坐标系统和投影系统的关系,（4）三北方向及三个偏角,子午线收敛角：椭球面上，除了中央子午线外，其他子午线投影后都凹向中央子午线，并向两极收敛，且对称于中央子午线和赤道。投影后的子午线和中央经线的夹角称为子午线收敛角。,2.Compass的树形结构CompanyProjectSite WellWellboreDesignPlan and Survey,创建公司 点击 FileNewCompany

10、出现下面界面：,在公司属性中注意填写以下内容(Anticollision),创建油田(Project),注：红色箭头指示的地方一定要填上最新的地磁模型(Geodetic Models),注：根据实际情况，填入正确的大地坐标系统和投影系统。例如，BZ25-1油田，应该选择如上参数，并选定合适的区域(Map Zone)，该数据由甲方提供。,创建平台,注： 在Map一栏，填入该平台坐标值X(N)和Y(E),注意红色箭头的经纬度一定要和甲方给定的一致(或在其给定的范围内)。最后注意选定Grid North(网格北)。,创建单井,注：在红色框内填入转盘面的高度。,创建井眼轨迹,注：在蓝色箭头处选择当年的

11、地磁模型。 Declination：磁偏角 Dip angle： 磁倾角 Field Strength：磁场强度,3、定向井的设计内容、设计原则和计算参数 （1）设计内容 靶点限制条件、井眼轨迹 定向造斜方法及后续控制方法 测斜与计算钻柱扭矩及磨阻,（2）设计原则根据油气田勘探开发要求，保证实现钻井目的；根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油气产量和采收率，改善投资效益； 在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，有利于钻井、采油和修井作业； 在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，力求使设计的斜井深最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作量，有利于安全、快速钻井、降低

12、钻井成本。,（3）计算参数 基本参数：井深、井斜、方位 计算参数：垂深、N和E坐标、水平投影长度、垂直分量、井眼曲率（狗腿严重度）、闭合方位、闭合距 ,三、单井轨迹设计方法,1、靶点的定义和设置,点击“ ”，如下图所示：,注：在红色框内输入靶点深度(注：需要在甲方给定的以海平面为基准的深度基础上再加上转盘面的高度)。在蓝色框内分别输入靶点坐标：X(N)和Y(E)值。,在上图中，可以根据要求定义靶点的几何形状。,2、单井的设计方法目前常用的为红色框中的四种： Slant：常用于单靶点设计Dogleg Toolface：常用于扭方位、绕障、设计Hold：常用于稳斜设计 Optimum Al ign

13、：常用于双靶点和多靶点的设计,3、以一单靶点设计为实例介绍 （1）选择Slant在红色框内分别输入造斜点（300m）和造斜率（3度），。选上靶点，即可计算(红色箭头表示的两项不参入计算)。计算结果如下,井深（MD）:4371.25m 井斜（Inc）：24.74度 方位（Azi）：258.86度,（2）先选择Hold，再选择Dogleg Toolface方法设计。选择合适的造斜点，如上图：hold:300m,dogleg:3度，计算，得到下面的结果：,经过对比，两种设计方法计算得出的结果完全一致。,4、出图(垂直投影图，水平投影图，3D立体投影图等)（1）垂直投影图：点击PlotSection View(或者直接点击快捷方式 ），,（2）水平投影图：点击PlotPlan View(或者直接点击快捷方式 )，,（3）3D立体投影图：点击Plot3D View(或者直接点击快捷方式 )，,5 、出报告Compass软件提供了很多种报告格式，可以根据用户的需要任意选择。,