【石油天然气行业标准(SY)】 直井井眼轨迹控制技术规范

ICS75.020
备案号：22014——2007
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5172—2007
代替SY/T5172—1996
直井井眼轨迹控制技术规范
Specifications for trajectory control in straight holes2007—10—08发布
国家发展和改革委员会
2008-03一01实施
规范性引用文件
.........
直并井眼轨迹控制技术指标
直井井眼轨迹控制设计要求
钻具、测量仪器的配备和使用要求5
附录A（资料性附录）微分方程法计算公式次
SY/T5172--2007
SY/T5172—2007
本标准代替SY/T5172一1996《直井下部钻具组合设计方法》。本标准与SY/T5172-1996相比，主要差异如下：增加了直井井斜控制标准；
增加了钻具、仪表的配备和使用要求；更新了钻具组合设计计算方法。本标准的附录A为资料性附录。
本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位：中国石化集团华东石油局工程技术设计研究院本标准主要起草人：刘银春、王彦祺。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：SY/T5172—87;
SY/T5172--1996
1范围
直井井眼轨迹控制技术规范
SY/T5172-—2007
本标准规定了石油与天然气钻井直井井眼轨迹控制技术指标，设计技术要求，工具、测量仪器的配备和使用要求。
本标准适用于直并的井眼轨迹控制。规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用义件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。SY/T5088评定并身质量的项目和计算方法SY/T5369石油钻具的管理与使用方钻杆、钻杆、钻链SY/T5619定向井下部钻具组合设计方法3直井井眼轨迹控制技术指标
直并并眼轨迹控制技术指标为全角变化率和水平位移，全角变化率控制技术指标见1，水平3.1
位移控制技术指标见表2。
表1全角变化率控制技术指标
0~1000
>100)～2000)
2000~3000
>3000～4000
>4000~5000
>5000～6000
>6000~7000
>7000~8000
0-~2000
≥>2000~4000
设计井深
>4000~6000
>6000~8000
(）/30m
SY/T5172—2007
测量井深
开发井
表2水平位移控制技术指标
水平位移
≤190
测量井深
井深与表2中不致时，可按线性插值来计算水平位移。3.2
3.3全角变化率连续三点超标为井眼轨迹控制不合格开发并
≤380
水平位移
≤250
≤500
3.4计算全角变化率和水平位移应采用多点测斜仪测量的实测数据，计算方法应符合SY/T5088的有关规定，计算结果保留两位小数。3.5由于地质条件限制等特殊原因，控制技术指标高了表2规定的，应在单井设计中明确提出。4直井井眼轨迹控制设计要求
4.1资料采集：
所钻遇地层岩性及变化情况、地层倾角及走向。拟采用的并身结构、钻头类型、钻并液类型和性能指标。邻井并身结构、钻具组合、钻头类型、钻进参数、井径、井斜角、井斜方位角、水平位移。4.2底部钻具组合设计：
底部钻具组合设计应进行理论计算，推荐采用纵横弯曲连续梁法和微分方程法。纵横弯曲连续梁法的计算方法应符合SY/T5619的规定，微分方程法的计算方法参见附录A。井眼降斜时，钻具组合所具有的降斜力应大于所钻地层的增斜力。井眼稳斜时，钻具组合所具有的增、降斜力应等于所钻地层的降、增斜力。4.3钻具组合选择：
不易斜地层，宜选用常规钻具。易斜地层，宜选用稳定器钟摆钻具、稳定器满眼钻具、偏轴或偏重组合钻具、白动垂直钻井工具、导向钻井系统等。
井径易扩大的地层，宜选用塔式钻具。4.4
稳定器的选择：
松软地层，宜选用长螺旋式。
易缩径、易失稳地层：宜选用直条式。地层较硬、并眼规则的地层，宜选用螺旋式。硬度大、研磨性强的地层，近钻头处稳定器宜选用滚轮式。4.5测量间距：
钻并过程中根据本地区地层特点合理确定测量间距。完钻测量间距不大于30m。
5钻具、测量仪器的配备和使用要求钻具的管理与使用应符合SY/T5369的规定5.1
5.2应配备符合长度要求的无磁钻，并按规定消磁。应配备单多点测斜仪，并按规定校验。5.3
SY/T5172—2007
5.4如果测点位置所处的环境有磁丁扰，不能保证测量精度，应用陀螺仪进行测量，SY/T5172—2007
A.1基本公式
附录A
（资料性附录）www.bzxz.net
微分方程法计算公式
井底钻具组合力学模型如图A1所示（以四稳定器组合为例）。假设全角变化率为常数，钻链在切点以下贴下并壁。
图A.1四稳定器组合受力分析图
在图A.1所示井底钻具组合上任取一段进行受力分析，通过建立微分方程并求解，均可得到如下公式：
(C[1-cos(KL)] +S。[KL-sin（KL)号（KL)+KLAgao）Y.-Y, =
Casin（KL）+S[1-cos（KL)-Q（KL)+Ktgan)tga.=
C= C'ocos (KL) + Snsin (KL) -q注：标有角标“0”的为首端的取值，标有角标“L”的为末端的取值（下同)。C.=Catq
Eycosaa
式中：
Y：Y-首端、木端的挠度，mm；
..(A.1)
..... (A.2)
Cu，Cr一：首端、末端的曲率，（°）/mao,al-
首端、未端弹性线切线与X轴的夹角，（）；段长，m；
钻链在钻井液中的重度，N/m；
轴向力，方向沿弹性线切线方向，N；S计算剪力的中间变量
EI—抗弯刚度，kV·m；
A—井斜角，（）。
SY/T5172—2007
通过式（A.1)、式（A.2)、式（A.3)，即可计算出井底钻具组合的受力情况，A.2计算步骤
注：在以下的分析中角标“”表示上稳定器到切点处的取值各段挠度的取值
第一段（钻头至第一只稳定器）：Ym=0，
第二段（第一只稳定器至第二只稳定器）：YL=0.5CuL2-Js
Y2=0.5CH(L, +L2)2-Js2
切点处的挠度：
Yu=Ya=0.5Ch(L, +La,.,-L,+L,)2-Jd式中：
Li, L2,, In, L.
各段的段长，m；
Jsi,Js2，，Js—井眼与各稳定器间的间隙，mm;Ja-井眼与钻链问的间隙，mm；
一并眼曲率（°）/m。
开始计算时先假设一个CH，然后与计算出的最后一段的C.进行选代逼近，达到精度要求后即为所求CH。
A.2.2各段有关参数的计算
A.2.2.1若为第一段，则有Cu=0，Ym=0，则上述方程组中有aoiα11，Su，CL四个未知数，不能求解，但此段可使如下两式成立：Su-Ktg[au-A-
tg (A-r) - (1-h) tg (-y)
式中：
地层倾角，（°）；
钻头反力的偏斜角，（°）；
地层的各向异性指数，量纲为1。h-
山式（A.1)、式（A.4)、式（A.5）三式可求得αa，S，再通过前述方程组则可解得a，CLi两个未知数
A.2.2.2若为其余各段，则根据连续条件有：an=a,El,Ca=El,Cu
方程组中只有at，S，C三个未知数，可利用前述方程组求出各段的S。A.2.3计算各段首端和末端的剪力首端剪力：
SY/T5172—2007
末端剪力：
Ss=KEcosao
S,=EIK[Csin(KL)+S'ocos(KL)]
A.2.4计算出钻头所受反力和各稳定器上的反力钻头所受反力：
第一个稳定器上的反力：
第二个稳定器上的反力：
第n个稳定器上的反力：
A.2.5计算过程中应注意的问题
Ri = S(2 - SL1
R2=S0-S2
R, = Sun+1 -Su
A.2.5.1该方法可用于任意个稳定器组合的设计，一般有n个稳定器可把钻具组合分为n+1段。A.2.5.2出于假设稳定器贴于下井壁，间隙Js取为负值，如果计算结果为稳定器上的反力大」零，则说明假设正确；如果计算结果为稳定器上的反力小于零，则说明稳定器是贴上井壁，应改正Js的符号重新计算一次。
A.2.5.3有时求得的弹性线挠度Y过大，超出了井眼条件，这说明钻链与井壁有接触，这时应假设接触点处有个稳定器，其间隙为井眼与钻链间的间隙，重新计算。其判别式为：12, - Kch (Li + L, + ..+ L)22Ja
中华人民共和国
石油天然气行业标准
直井井眼轨迹控制技术规范
SY/T5172-2007
石油工业出版社出版
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880×1230毫米16开本（).75印张19T字印1-100)2008年3月北京第1版2008年3月北京第1次印削书号：155021-6061定价：8.00元不得翻印
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