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3定向井测斜计算解析

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石油钻井行业定向钻井井眼轨迹计算

石油钻井行业定向钻井井眼轨迹计算

V2 S 2 cos( 0 2 )
§2-2 测斜计算方法
1、正切法 2、平均角法
3、平衡正切法
4、圆柱螺线法 5、校正平均角法 6、最小曲率法 7、弦步法
§2-2 测斜计算方法
1、正切法
正切法又称下切点法。 假设：测段为一直线，方向与 下测点井眼方向一致。 所有方法中最简单的，计算误 差最大的。
定向井井眼轨迹计算
本章内容提要
§2-1 测斜计算概述 §2-2 测斜计算方法 §2-3 定向井轨迹质量评价
§2-1 施工：将计算结果绘图，及时掌握井眼轨迹发展
的趋势，及时采取有效措施；
资料保存：井眼轨迹的数据，是一口井的最重要数据
之一，对钻井、采油、修井、开发，都有重要意义。
H 2 H1 H N 2 N1 N
tg 1 E 2 N 2 90 2 270 1 tg E 2 N 2 180
L p 2 L p1 L p
E2 E1 E
S2
2 2 N2 E2
N 2 0 N 2 0, E 2 0 N 2 0, E 2 0 N 2 0
第1测段：第0测点和第1测点之间的测段。
第０测点：有连接点时以连接点作为第0测 点；没有连接点时，要规定第０测点：α0=0； L0=L1-25；φ0=φ1；N0=0；E0=0；S0=0
§2-1 测斜计算概述
1、对测斜计算数据的规定

用于计算全井轨迹的计算数据必须是多点测 斜仪测得的数据。 磁性测斜仪测得的方位角数据，须根据当地 当年的磁偏角进行校正。 测点中若有一测点井斜角为零，则该点方位
H L cos c L p L sin c N L sin c cosc E L sin c sin c

定向井井身轨迹计算公式

定向井井身轨迹计算公式

定向井井身轨迹计算公式井身轨迹计算公式通常基于方位角和倾角的变化，通过测量这两个参数并施加合适的计算方法，从而获得井身轨迹的实时数据。

以下为常见的井身轨迹计算公式的详细介绍。

1.一般井身轨迹计算公式：在一般情况下，井身轨迹可以通过使用方位角（Azimuth）和倾角（Inclination）来计算。

方位角是井身相对于参考轴线的平面角度，倾角是井身相对于参考轴线的垂直角度。

（1）水平井身轨迹计算公式：对于水平井身，方向角为固定值0度，而倾角根据测量得到。

根据勾股定理的公式，可重写为：X=COS(倾角)*MDY=SIN(倾角)*MDZ=0其中，X、Y、Z分别是井身在三维空间坐标系中的X、Y、Z轴坐标，MD为测量的累计测深或测距。

（2）非水平井身轨迹计算公式：对于非水平井身，方向角和倾角都是动态变化的。

根据测量得到的方向角和倾角，可以使用三角函数计算井身在三维空间中的坐标位置。

X=COS(方位角)*COS(倾角)*MDY=SIN(方位角)*COS(倾角)*MDZ=SIN(倾角)*MD其中，X、Y、Z分别是井身在三维空间坐标系中的X、Y、Z轴坐标，MD为测量的累计测深或测距。

2.井身轨迹计算方法：井身轨迹的计算方法有很多，以下是其中两种常见的方法：（1）正演计算法：正演计算法是一种基于初始位置和起始方向进行连续迭代计算的方法，通过在每个测深点处使用三角函数和向量运算，根据方向角和倾角计算后面的点的位置。

这种方法适用于复杂的三维轨迹计算。

（2）逆演计算法：逆演计算法是一种从目标位置逆向计算的方法，它通过目标位置和方向，以及前一个点的位置和方向，通过反向的三角函数和向量运算计算前一个点的位置。

这种方法适用于实时测量和校正井身轨迹。

3.计算误差和改进方法：根据测量过程和仪器的精度，井身轨迹计算可能会引入误差。

为了减小误差，可以采用以下方法：（1）校正误差：在测量过程中，根据测量仪器的精度和标定，进行误差校正和修正。

定向井轨迹计算

定向井轨迹计算

Orion – Expert of CBM/CMM Development
Beijing Orion Energy Technology Development Corp.
三、测斜计算方法
2.对测斜计算数据的规定
[例1-2]计算以下两测段的方位角增量和平均井斜方位角： （1）上测点井斜方位角350，下测点井斜方位角2550； （2）上测点井斜方位角3350，下测点井斜方位角250；
Beijing Orion Energy Technology Development Corp.
三、测斜计算方法
1.测斜计算概述
➢ 测斜计算的意义 指导施工：将计算结果绘图，及时掌握井眼轨迹发展的趋势， 及时采取有效措施； 资料保存：井眼轨迹的数据，是一口井的最重要数据之一，对 钻井、采油、修井、开发，都有重要意义。
➢ 用于计算全井轨迹的计算数据必须是测斜仪测 得的数据．
➢ 磁性测斜仪测得的方位角数据，须根据当地当 年的磁偏角，进行校正．
➢ 测点中若有一测点井斜角为零，则该点方位角 等于相邻测点的方位角．
➢ 方位角变化，在一个测段内不超过180°。若方 位角变化的绝对值大于180°,应按反转方向计 算。
2020/5/24
假设测段形状
2
tg 1 90
E2
270
N2
tg 1E2 N2 180
N2 0 N2 0, E2 0 N2 0, E2 0 N2 0
II. 计算测段的坐标增量(ΔH, ΔN,ΔE)、水平长度增量(ΔS)和井
眼曲率(K)
III. 根据测段增量计算测点坐标参数和其他参数，包括：H，N，E，
S，A，θ，V，共计七项。
H2 H1 H S2 S1 S N2 N1 N E2 E1 E

定向井

定向井

C
特点：
D
难度较三段制剖面大，主要
原因是有降斜段。降斜段会增大
扭矩、摩阻（如小水平位移深定
向井采用三段制剖面轨迹难控制
）。
第二节 定向井井身剖面设计
O
2、特殊二维剖面
为了减少摩阻 2.1 悬线剖面 2.2 抛物线剖面
第二节
定向井井身剖面设计
3、三维定向井剖面
三维定向井剖面指在设计 的井身剖面上既有井斜角的 变化又有方位角的变化。
垂直平面上：
每一点的井深与空 间井眼的井深一样,每 一点的井斜角与与空间 井眼对应的井斜角一致 。（不是直接投影）
第一节 定向井的基本概念
N A A B 水平面上：
B
为空间井眼的水平投
S
影
E O
第一节 定向井的基本概念
一、定向井基本要素
测深 ———井口至测点处的井
眼实长，米。 Measured depth（ MD)
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
直井段: 井斜角为0 造斜点：开始定向造斜的位置 增斜段：井斜角随井深增加的井段 定向造斜段：造斜点以下的增斜段 稳斜段：井斜不变的井段 降斜段：井斜角随井深增加而减小
O
A
B C D
的井段
E
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
目标点：设计规定必须钻达的地下空
第一章 定向钻井
概述 第一节 定向井的基本概念 第二节 定向井井身剖面设计 第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 第四节 定向井的井斜和方位控制 第五节 定向仪器及定向工具
第一节 定向井的基本概念
第一节 定向井的基本概念
井眼曲线的表示方法：垂直平面与水平平面
第一节 定向井的基本概念

3定向方法及其有关计算

3定向方法及其有关计算

井底定向法
方法 间接定向法之二)： 方法5(间接定向法之二 ： 间接定向法之二
– 组成：氟氢酸测斜仪+定向齿 组成：氟氢酸测斜仪 定向齿 刀标记； 刀标记； – 使用条件： 使用条件： 下钻前，先在裸眼井内进行测斜； 下钻前，先在裸眼井内进行测斜； 无严重“井铁”磁性干扰；地区或地层 无严重“井铁”磁性干扰； 磁场无异常； 磁场无异常； 井斜角不能等于零（>30）； 井斜角不能等于零（ 没有无磁钻铤； 没有无磁钻铤； – 评价：这是早期既没有无磁钻铤，也没有 评价：这是早期既没有无磁钻铤 既没有无磁钻铤， 照相测斜仪条件下的定向方法 条件下的定向方法。 照相测斜仪条件下的定向方法。
井底定向法： 井底定向法：工具面的标记
既可用于用磁性测斜仪测量，也可 既可用于用磁性测斜仪测量， 用于陀螺测斜仪测量； 用于陀螺测斜仪测量； 定向接头内有一个定向键。定向键 定向接头内有一个定向键。 所在的母线就标志着工具面的方位。 所在的母线就标志着工具面的方位。 测量仪器的罗盘面上有一个“发 测量仪器的罗盘面上有一个“ 线”，在测量仪器的最下面有一个 定向鞋” 定向鞋上有一个“ “定向鞋”，定向鞋上有一个“定 向槽”，在仪器安装时使“发线” 向槽” 在仪器安装时使“发线” 定向槽”在同一个母线上对齐。 与“定向槽”在同一个母线上对齐。 仪器下到井底时，定向鞋的特殊曲 仪器下到井底时， 线使定向槽自动卡在定向键上， 线使定向槽自动卡在定向键上，使 罗盘面上的发线方位就标志了工具 面的方位。 面的方位。 在照相底片上罗盘的指针标志着井 斜方位，发线标志了工具面的方位。 斜方位，发线标志了工具面的方位。 所以可求得工具面在井下的实际方 位。
井底定向法： 井底定向法：工具面的标记
定向磁铁标记法： 定向磁铁标记法：

3定向井测斜计算

3定向井测斜计算

测斜计算方法—正切法


正切法又称下切点法，下点切线 法。 假设：测段为一直线，方向与下 测点井眼方向一致。 所有方法中最简单的，计算误差 最大的。
D L cos 2 S L sin 2 N L sin 2 cos 2 E L sin 2 sin 2



1973年，美国人首先提出圆弧法，并推导出了计算公式。 可是这套计算公式太复杂了，计算一个测点需要15个步 骤的运算，而且公式中尚有错误之处。 1976年，美国又有人提出最小曲率法，其假设与圆弧法 完全相同。但在推导公式时采取了完全不同的思路，得 出了一套相当简单的计算公式，并得到了较广泛的应用。 石油大学（华东）韩志勇教授系统地推导了圆弧法公式， 改正了原作者公式的错误，将方法定名为“斜面圆弧 法”。 斜面圆弧法虽然没有在测斜计算中广泛应用，但推导的 有关关系式，在定向井的其他方面，得到深入地应用。
测斜计算的一般过程：

先进行测段计算：算出ΔD， Δ S， Δ N， Δ E，K，。
–
–
测点计算的其他公式：
E2 N2 E2 1800 N2
2 tg 1
–
由于井眼曲率K的计算，所有方法 均采用同一公式，所以方法不同， 只是ΔD， Δ S， Δ N， Δ E四个参 数的计算公式不同。 在测段计算的基础上，进行测点计 算。不管那种方法，测点计算所用 公式都是一样的。

对测斜计算数据的规定：
– –
– –
关于测斜计算问题的若干规定
–
–
–
–
用于计算全井轨迹的计算 数据必须是多点测斜仪测 得的数据． 磁性测斜仪测得的方位角 数据，须根据当地当年的 磁偏角，进行校正． 测点中若有一测点井斜角 为零，则该点方位角等于 相邻测点的方位角． 方位角变化，在一个测段 内不超过180°.若方位角 增量大于180°,应按反转 方向计算. 若方位角增量 正好等于180°,则应根据 上下测段的趋势判断其符 号.

定向井井身参数和测斜计算

定向井井身参数和测斜计算

定向井井身参数和测斜计算第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。

定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。

定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。

按井斜角的大小范围定向井又可分为：常规定向井井斜角＜55°大斜度井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。

钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。

两个测点之间的距离称为测段长度。

每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。

1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。

2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。

目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。

磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角公式可概括为“东加西减”四个字。

方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。

在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图9－3所示。

4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。

5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

定向井轨迹设计计算方法探析

定向井轨迹设计计算方法探析

1.井眼轨迹的基本概念1.1定向井的定义定向井是按预先设计的井斜角、方位角及井眼轴线形状进行钻进的井。

（井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程）。

1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。

测斜：一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。

为了进行轨迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹测量，这就是“测斜”。

测点与测段：目前常用的测斜方法并不是连续测斜，而是每隔一定长度的井段测一个点。

这些井段被称为“测段”，这些点被称为“测点”。

基本参数：测斜仪器在每个点上测得的参数有三个，即井深、井斜角和井斜方位角。

这三个参数就是轨迹的基本参数。

井深：指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(Measure Depth)。

井深是以钻柱或电缆的长度来量测。

井深既是测点的基本参数之一，又是表明测点位置的标志。

井深常以字母Ｌ表示，单位为米(m)。

井深的增量称为井段，以ΔＬ表示。

二测点之间的井段长度称为段长。

一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。

井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。

井斜角：井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。

过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。

井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。

井斜角常以希腊字母α表示，单位为度(°)。

一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，以Δα表示。

井斜方位角：井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜方位线。

井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井眼方位线（井斜方位线）以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线（井斜方位线）上所转过的角度，即井眼方位角。

井斜方位角常以字母θ表示，单位为度(°)。

井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以Δθ表示。

直井定向井井斜控制-文档资料

直井定向井井斜控制-文档资料
（1）导致钻具的倾斜和弯曲的 原因：
①由于钻具直径小于井眼直径 钻具和井眼之间有一定的间隙。
②钻压使下部钻具受压弯曲。 弯曲钻柱将使靠近钻头的钻具弯 曲更大。
③下入井内的钻具本来就是倾 斜和弯曲的。
(2)钻柱的一、二次弯曲对 井斜的影响
钻井实践表明，轻压吊打， 井打的比较直，钻铤稳定垂直， 但钻压小钻速慢头如图 a 。钻压 逐步增大，当增至某一值p1时下 部钻铤失去稳定状态，产生图 b 的一次曲，钻铤与井壁相切于切 点1。P1是使钻铤丧失稳定的轴向 压力的临界值称为一次弯曲临界 钻压，钻头倾角增大；如果再增 大钻压，弯曲程度继续增大，切 点不断下移，如图 c.钻头倾角继
钻进通过层状地层时井眼偏斜的原因
钻头在不同方向上的破碎速度
（4）岩性软硬交错变化对井斜的影 响
当钻头从软地层进入硬地层时， 如图（a）所示。钻头在A测接触到 硬岩石，而在B侧还是软岩石，这样 在钻压作用下，由于A侧岩石的硬度 大，可钻性小，钻头刀刃吃入地层 少，钻速慢；而在Ｂ侧岩石的硬度 小，可钻性大，钻头刀刃吃入地层 多，钻速快。这样钻出井眼自然会 偏斜。另外，由于钻头两侧受力不 均，在Ａ侧的井底的反力的合力比 Ｂ侧大，将产生一个弯距M，扭转钻 头，使其沿着地层上倾方向发生倾 斜。
答：真方位角=3570
2. 我国新疆克拉玛依油 田的磁偏角大约是东偏 4.10。某测点测得井斜 方位角为3580，求真方 位角=？
答：真方位角=2.10
3. 西磁偏角5.50，测得方位 角292.50，求真方位角=？ 如果用象限角表示，象限角 =？
答：真方位角=2870；
测得象限角=N67.50W；校正 后象限角=N730W；
3. 西磁偏角5.50，测得 方 位 角 292.50 ， 求 真 方 位角=？如果用象限角 表示，象限角=？

定向井中常用计算方法

定向井中常用计算方法

定向井施工中常用计算方法钻井一公司赵相泽编内部资料..讲课用,错误难免,请误外传一.定向井剖面专业术语1.井深：井眼轴线上任一点,到井口地井眼长度,称为该点地井深,也称该点地测量井深或斜深.2.垂深：井眼轴线上任一点,到井口所在水平面地距离.3.水平位移：井眼轨迹上任一点,与井口铅垂线地距离.也称该点地闭合距.4.井斜角：井眼轴线上任一点地井眼方向,与通过该点地重力线之间地夹角.5.最大井斜角：全井井斜角地最大值.6.方位角：在以井眼轨迹上任一点为原点地平面坐标系中,以通过该点地正北方向为始边,按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上地投影线为终边,其所转过地角度称为该点地方位角.7.造斜率：在定向井中,开始定向造斜地位置叫造斜点.通常以开始定向造斜地井深来表示.8.井斜变化率：单位井段内井斜角地变化值.通常以两测点间井斜角地变化量与两测点间地井段地长度地比值表示.9.方位变化率：单位井段内方位角地变化值.通常以两测点间方位角地变化量与两测点间地井段地长度地比值表示.10.造斜率：表示造斜工具地造斜能力.11.全角变化率：在单位井段内井眼前进地方向在三维空间内地角度变化.12.增斜率：井斜角随井深增加地井段.13.稳斜段：井斜角保持不变地井段.14.降斜段：井斜角随井深增加而逐渐减小地井段.15.目标点：设计规定地必须钻达地地层位置.通常以地面井口为坐标原点地空间坐标系地坐标来表示.16.靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点地水平距离.17.靶心距：在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间地距离.18.工具面：在造斜钻具组合中,由弯曲工具地两个轴线所决定地那个平面.19.反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时,动力钻具启动前地工具面与启动后且加压钻进时工具面之间地夹角.反扭角总是工具面逆时针转动.20.高边：定向井地井底是一个呈倾斜状态地圆平面,称为井底圆.井底圆上地最高点称为高边.从井底圆心至高边之间地连线所指地方向,称为井底高边方向.高边方向上地水平投影称为高边方位,即井底方位.21.工具面角：是表示造斜工具下到井底后,工具面所在地位置参数.有两种表示方法：一种是以高边为基准,一种是以磁北为基准.高边基准工具面,简称高边工具面,是指高边方向线为始边,顺时针转到工具面与井底圆平面地交线上所转过地角度.磁北基准工具面等于高边工具面角加上井底方位角.1 / 9,示角表,用工具面,工具面所处地位置之角地简称.在定向造斜时,当启动井下马达后22.定向角：是定向工具面.示角表北工具面面角表示,也可用磁可即为定向工具面角.定向角用高边工具.表示工具面角,工具安置地位置以定向时,当启动井下动力钻具之前,将具23.安置角：是安置工面角地简称.在.扭角向角加反角在数值上等于定即为安置工具面角.安置处理二.数据. 现场适用于确度较高,特别角角法,平均法计算简单,并且准测1.根据规定,斜数据计算方法为平均法：计算方平均角法；井斜角平平均值,称均是1点井斜角与2点井斜角地式中：αc；方位角值,称为平均方位角与2点方位角地平均是1点φc）；（M长（斜深）L是1.2点间地段）（M；长（垂深）H 是1.2点间地垂）（M平位移；S是1.2点间地水）（M上地投影；N是S在北轴）（M地投影；E是S在东轴上为：别方位φ分故闭合距Se和闭合e(?N)2?(??) =S e??1－φ=tg N?1ΔN.ΔE分别为每一小段位移（S）在北轴.东轴上投影地迭加值.实例：已知井深140M时,井斜0.18?,方位359,在井深170m,200m,230m和260m时,井斜和方位分别是0.37?,250?。

石油钻井定向钻井斜面法控制有关计算

石油钻井定向钻井斜面法控制有关计算
• 给定条件：α1=220；φ1=1000；现要求钻进100m将井 斜角减小到α2=120，井斜方位角减小φ2=700 。求： 1. 需要的工具造斜率K=?； 2.需要的装置角ω=？ • 利用下式可计算出γ=13.000;K=3.900/30m；
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
cos 2 cos1 cos sin 1 sin cos
装置角的有关计算（例题3）
• 给定条件：α1=220；φ1=1000；现给定装置角ω=1500， 要求钻进180m将井斜方位角增加到φ2=1600 。求： 1. 需要的工具造斜率K=?； 2. 扭完方位后的井斜角 α2= ？； 用补充公式计算例题3
1
6
cos 1 cos1 2 2 2 cos sin cos 1 1
γ的计算结果取 绝对值。
装置角有关计算公式
• 实际上，前两套公式是完全独立的，仅靠前两 套公式就可以完成全部扭方位计算。后三套公 式是前两套公式的补充。 • 扭方位计算，共有5个参数。必须知道其中3个， 然后计算出另外2个。因为两个方程式只能求 得两个未知数。 • 利用第一套公式，计算Δφ之前，必须先求得ω， 从而根据ω判别Δφ的正负 。 • 利用第二套公式，计算 ω之前，必须先知道 Δφ ，从而根据Δφ判别ω的正负 。
2
装置角的有关计算
• 最重要、最可靠的两套公式
1
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
(1) ω=00～1800，
2
cos cos1 cos 2 cos sin 1 sin 2
1
取“+”
装置角的有关计算

定向井轨迹的方向控制计算 教学PPT课件

定向井轨迹的方向控制计算 教学PPT课件

装置角计算公式的对比
• 斜面圆弧曲线
• 斜面圆弧曲线的装置角公式，比较 多。由于偏增角的原因，有些公式 不能应用，这要特别注意。
• 装置角在不断地变化，但装置方位 角（工具面）却始终不变。
• 狗腿角与井段长度成正比，给定任 一点P至出发点0的狗腿角β，则该 点的装置角可用下式计算：
cos cos0 cosT sin0 sinT cos(T 0 )
cos
cos0
cos
sin sin
(cos0
cos
cosT
)
cos1 cos cos cos0 sin sin
增方位取“+”，减方位取“-
”
装置角计算公式的对比
• 圆柱螺线
• 由于圆柱螺线的曲率是在不断地变化，所 以装置角也在不断地变化。
• 当圆柱螺线的井斜角为常数时，装置角也 等于常数，即ω等于900。
– 恒工具面扭方位 • 从扭方位井段的始点开始，到 扭方位结束，工具面始终不变。
• 即过去所说的恒装置方位角扭 方位。
– 恒工具面角扭方位 • 从扭方位井段的始点开始，到 扭方位结束，工具面角始终不 变。 • 即过去所说的柱面法扭方位。
井眼轨迹的方向控制计算
两种扭方位方式的比较
• 恒工具面扭方位的优点：
• 由于井斜角增量与井段长度成正比，给定 圆柱螺线上任一点P点的井斜角α，即可求 得该点处的装置角：
tg1 (cos1 cos2 ) sin2 2 1
（用于Δα>0）
tg1 (cos1 cos2 ) sin2 180o 2 1
（用于Δα<0）
装置角计算公式的对比
• 自然参数曲线
• 井斜变化率时常数，井斜方位变化率也是常数，所以曲 线的曲率是在不断地变化。则装置角也在不断地变化。

定向井施工中常用计算方法word精品文档11页

定向井施工中常用计算方法word精品文档11页

定向井施工中常用计算方法一、定向井剖面专业术语1、井深：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称该点的测量井深或斜深。

2、垂深：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离。

3、水平位移：井眼轨迹上任一点，与井口铅垂线的距离。

也称该点的闭合距。

4、井斜角：井眼轴线上任一点的井眼方向，与通过该点的重力线之间的夹角。

5、最大井斜角：全井井斜角的最大值。

6、方位角：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。

7、造斜点：在定向井中，开始定向造斜的位置叫造斜点。

通常以开始定向造斜的井深来表示。

8、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化值。

通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间的井段的长度的比值表示。

9、方位变化率：单位井段内方位角的变化值。

通常以两测点间方位角的变化量与两测点间的井段的长度的比值表示。

10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力。

11、全角变化率：在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。

12、增斜段：井斜角随井深增加的井段。

13、稳斜段：井斜角保持不变的井段。

14、降斜段：井斜角随井深增加而逐渐减小的井段。

15、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。

通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标来表示。

16、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。

17、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。

18、工具面：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面。

19、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时工具面之间的夹角。

反扭角总是工具面逆时针转动。

20、高边：定向井的井底是一个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。

井底圆上的最高点称为高边。

从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。

定向井、丛式井、水平井设计与计算分析

定向井、丛式井、水平井设计与计算分析

定向井、丛式井、水平井设计与计算分析第一节定向井、水平井二维轨道设计一口定向井的实施，首先要有一个轨道设计，才能以此设计为依据进行具体的定向井钻井施工。

对于不同的勘探、开发目的和不同的设计限制条件，定向井的设计方法有多种多样。

而每种设计方法，都有一定的设计原则。

定向井设计是一个非常重要的环节。

“好的设计是成功的一半”。

因此，合理地设计好井身轨道，是定向井成功的保证。

一、设计原则：一口定向井的总设计原则，应该是能保证实现钻井目的，满足采油工艺及修井作业的要求，有利于安全、优质、快速钻井。

在对各个设计参数的选择上，在自身合理的前提下，还要考虑相互的制约。

要综合地进行考虑。

(一)选择合适的井眼形状复杂的井眼形状，势必带来施工难度的增加，因此井眼形状的选择，力求越简单越好。

从钻具受力的角度来看：目前普遍认为，降斜井段会增加井眼的摩阻，引起更多的复杂情况。

如图所示(2-1-1)，增斜井段的钻具轴向拉力的径向的分力，与重力在轴向的分力方向相反，有助于减小钻具与井壁的摩擦阻力。

而降斜井段的钻具轴向分力，与重力在轴向的分力方向相同，会增加钻具与井壁的摩擦阻力。

因此，应尽可能不采用降斜井段的轨道设计。

图2-1-1(二)选择合适的井眼曲率井眼曲率的选择，要考虑工具造斜能力的限制和钻具刚性的限制，结合地层的影响，留出充分的余地，保证设计轨道能够实现。

在能满足设计和施工要求的前提下，应尽可能选择比较低的造斜率。

这样，钻具、仪器和套管都容易通过。

当然，此处所说的选择低造斜率，没有与增斜井段的长度联系在一起进行考虑。

另外，造斜率过低，会增加造斜段的工作量。

因此，要综合考虑。

常用的造斜率范围是4°-10°/100米（三）选择合适的造斜井段长度造斜井段长度的选择，影响着整个工程的工期进度，也影响着动力钻具的有效使用。

若造斜井段过长，一方面由于动力钻具的机械钻速偏低，使施工周期加长，另一方面由于长井段使用动力钻具，必然造成钻井成本的上升。

江苏油田定向井轨迹测斜计算方法误差分析

江苏油田定向井轨迹测斜计算方法误差分析

缓 ，那 么引起测斜计算的误差变化也较 小。这 为
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下 一 步 的研 究 指 明 了方 向 ，可 定 量 描 述 狗 腿 度 和 轨迹 误差 的关 系 。
◆参考文献 【】 ｌ陈炜卿，管志川． 修正的系统误差分析方法在随钻测斜 中 的应 用 ［． 汉 石 油 学 院学 报 ，２０ ， （ ）． Ｊ江 ］ ０ ５ ４ ［】 ２ 陈炜卿，管志川，赵丽． 井眼轨迹随钻测量 中的测斜仪器 不对 中随机误差分析【 ． Ｊ 中国石油大学学报 ，２ ０ ， （ ）． 】 ０ ６ ４ ［】 ３ 韩志勇． 向井设计与计算［ ． 定 Ｍ］ 北京：石油工业 出版社 ，
６ ． ■ 故障诊断 ２
．
２油年 工卷 石１ 化 ５ 备 ０２ 第１ 和 设
江苏油 田定 向井轨迹测斜计算方法误差分析
谢贤东
（ 油工程技 术研 究院 ，江苏 扬州 ２ ５ ０ 石 ２１ ） Ｏ
【 要］本文针对江 苏油 田的具体情况 ，利用Ｌｎｍｒ ￣几种常用的测斜 计算模型 ，进行 了测斜误差分析 ，得 出了测斜计 摘 ａｄａｋ 算误差 随测深增加 而呈现 线性 变化趋势 的结论 ，可供后续轨迹误差综合 分析参考。 ［ 关键词】江 苏油 田；定向井；井眼轨迹；测斜计算；误 差分析
ｍ 髓 避 求 、投 澎 黼 ｌ 趣 ≮投 辩 ｉ 薅煮投 罐 怒
《ｍ ’
图３ 平衡正切法误差散点图
图１ １井三维轨迹图
图４ 曲率半径法误差散点图
● 故障诊断
一 一
石 和 工 备 油 化 设
２ １ 年第 １ 卷 ０２ ５
图５ 最小 曲率法误差 散点 图
江 苏 油 田 为 挖 潜 老 区剩 余 油 藏 ，成 立 了真 一 富 、高 一 、永． 、韦庄 项 目组 对老 区 进行 开发 。 扬 联 由于 老 区 井 网密 布 ，错 综 复 杂 ，油 水 井 防碰 形 势
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关于测斜计算问题的若干规定
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5. 用于计算全井轨迹的 计算数据必须是多点测 斜仪测得的数据． 6. 磁性测斜仪测得的方 位角数据，须根据当地 当年的磁偏角，进行校 正． 7. 测点中若有一测点井 斜角为零，则该点方位 角等于相邻测点的方位 角． 8. 方位角变化，在一个 测段内不超过180°。若 方位角增量大于180°, 应按反转方向计算。
2 tg
2 tg
E2 N2
(N2>0)
1
E2 1800 (N <0) 2 N2
D2 D1 D S 2 S1 S N 2 N 1 N E2 E1 E
2 2 A2 N 2 E2
V2 A2 cos( 0 2 )
式中的θ0是该井原设计方位角。
测斜计算方法—平均角法

平均角法又称角平均法。 假设：测段为一直线，其方向为上下两侧点 处井眼方向的“和方向Байду номын сангаас，即方向的矢量和。
D L cos c S L sin c N L sin c cosc E L sin c sin c
式中：
1 2 c 2 1 2 c 2
测斜计算方法— 圆柱螺线法(曲率半径法)

曲率半径法的来源：
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1968年，美国人G.J.Wilson提出了曲率半径 法。假设测段为一圆滑曲线，该曲线与上 下二测点处的井眼方向相切，而且该曲线 的垂直投影图和水平投影图，都是圆弧。 Wilson最初发表的公式使用了许多绝对值符 号，使测段的坐标增量计算值全为正值， 在计算测点坐标时却要判断是加还是减， 所以不便于使用。 1976年，美国人J.T.CRAIG和 B.V.RANDALL对曲率半径法做了进一步描 述，说曲率半径法的测段形状是一“空间 曲线”，是“特殊的曲线”，并说此曲线 是一个球或圆的一部分，即乃是圆弧。另 外，还对公式的形式做了修正，取消了绝 对值号，使之便于使用。于是应用更为广 泛了。 曲率半径法存在一个明显的缺点，就是它 的概念是含糊的，甚至可以说是错误的。
定向井的测斜计算
韩志勇
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测斜计算概述； 关于测斜计算问题的若干规定； 测斜计算方法； 测斜计算方法的对比与选择； 测斜计算结果的常规绘图； 井眼轨迹质量的评定；
测斜计算概述

计算的依据：
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计算方法的多样性
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测斜数据（α，φ，L） 测段计算：ΔD， Δ S， Δ N， Δ E，K，共计五项。 测点计算：D，S，N，E，A，θ， V，共计七项。 指导施工：将计算结果绘图， 及时掌握轨迹发展的趋势，及 时采取有效措施； 资料保存：井眼轨迹的数据， 是一口井的最重要数据之一， 对钻井、采油、修井、开发， 都有重要意义。
测斜计算的一般过程：

先进行测段计算：算出ΔD， Δ S， Δ N， Δ E，K，。
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测点计算的其他公式：
1
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由于井眼曲率K的计算，所有方法 均采用同一公式，所以方法不同， 只是ΔD， Δ S， Δ N， Δ E四个参 数的计算公式不同。 在测段计算的基础上，进行测点计 算。不管那种方法，测点计算所用 公式都是一样的。
以下各种不同方法，仅仅在于ΔD， Δ S， Δ N， Δ E四个参数的计算公式不同。
测斜计算方法—正切法


正切法又称下切点法，下点切线 法。 假设：测段为一直线，方向与下 测点井眼方向一致。 所有方法中最简单的，计算误差 最大的。
D L cos 2 S L sin 2 N L sin 2 cos 2 E L sin 2 sin 2

圆柱螺线法的来源：
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1975年，我国郑基英教授 提出了圆柱螺线法。他的 假设条件是：两测点间的 测段是一条等变螺旋角的 圆柱螺线，螺线在两端点 处与上、下二测点处的井 眼方向相切。 圆柱螺线的水平投影图乃 是圆弧，垂直剖面图也正 好是圆弧。这样就与曲率 半径法推导公式的假设条 件完全相同 由于圆柱螺线法概念清晰、 明确，而且推导出的公式 的表达形式也比较好。 圆柱螺线法的公式表达形 式与曲率半径法不同，但 公式实质上是相同的。
关于测斜计算问题的若干规定

9. 还有一种更特殊的情况：一个测 段内，方位角增量正好等于180°。
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这种情况应该按照+180o，还是-180o， 这牵扯到井眼轨迹的旋转方向问题，需 要规定。但标准化委员会尚未对此做出 规定。 做出规定的必要性：例如：φ1=45o， φ2=225o。若Δφ=1800，则φc=1350；若 Δφ=-1800，则φc=3150； 本人提出：应根据上测段的方位角变化 趋势判断其符号 ： » 上测段若是顺时针旋转，则本测段 也按照顺时针处理； » 上测段若是反时针旋转，则本测段 也按照反时针处理；
以下讲课种，S代表水平投影长度，A代表水平位移；
关于测斜计算问题的若干规定

测斜计算方法：
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我国钻井专业标准化委员会制定的标准规 定，使用平均角法或校正平均角法。

对测斜计算数据的规定：
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1. 测点编号：自上而下，第一个井斜角不 为零的测点为第1 测点，i=1,2,3, 至n 2. 测段编号：自上而下编号，第i-1个测点 与第i 个测点之间所夹的测段为第i 个测段 3. 第1测段,应该是第0测点和第1测点之间 的测段． 4. 第０测点：没有连接点时，要规定第０ 测点: α0=0 ; L0=L1-25m ; φ0=φ1 ;
测斜计算方法—平衡正切法

假设：一个测段分为两段，各等于测段 长度一半的直线构成的折线。 这种方法在国外用的比较多。
1 D L(cos1 cos 2 ) 2 1 S L(sin 1 sin 2 ) 2 1 N L(sin 1 cos1 sin 2 cos 2 ) 2 1 E L(sin 1 sin 1 sin 2 sin 2 ) 2

计算的内容：
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计算的意义：
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来源于测段形状的不确定性。经 过测斜，人们只知道一个测段的 两个端点处的有关参数（井斜角、 井斜方位角和井深），对两端点 之间的测段形状则一无所知。 一无所知，无法计算，要计算， 只好假设。假设不同，则计算方 法不同。 假设相同时，对数据的处理不同， 也形成不同计算方法； 有人将别的方法进行某种简化， 也会得到新的计算方法； 常见的、基本的、有价值的计算 方法，有八种。