狗腿角计算
定向井和水平井简单介绍
定向井和水平井钻井技术简介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）大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井，对n≥3的大位移井称为超大位移井。
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。
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。
（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。
7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。
上井知识总结
2.井身轨迹控制方法
（1）轨迹类型:常见的有三段式，五段式，双增式
（2）造斜工具：
造斜工具的发展过程：
1）斜向器：
2）弯接头：弯接头跟直螺杆配合，这种结构的造斜机理是：一方面使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削，从而改变井眼方向；另一方面井壁迫使弯曲部分伸直，使钻头受到钻柱的弹性力的作用，从而产生侧向切削，改变井眼方向。
2.岗位组成及分工：井队干部：队长，副队长，指导员，技术员，
井队员工：司钻，副司钻，内钳工，外钳工，井架工，机械工，电工，司机，场地工（3-4人），泥浆工，
3.井场布置：井架，住井房，值班房，地质录井房，综合录井房，技术服务房，泥浆房，
二．油气井分类
三 定向井、水平井基础知识
1. 基本概念：
（1）井身轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。
（19）工具面角：（在现场简称工具面）分为磁力工具面和重力工具面两种。
① 磁力工具面：在垂直井眼中，井底圆与水平面平行，因此没有高边方向线，以磁北方位线为基准，顺时针转到工具面方向线所转过的角度即为磁力工具面（因为测斜仪器是以磁北方向为基准，所以这里也以磁北方位代替正北方位）。这时的磁力工具面大小与井眼方位大小是相等的。
第一次开钻(一开)：从地面钻出较大井眼，到一定设计深度后下表层套管；
第二次开钻(二开)：从表层套管内用较小一些的钻头继续钻进，若地层不复杂，则可直接钻到目的层后下油层套管完井，如果地层复杂，很难用钻井液控制时，则要下技术套管，用以分隔复杂地层；
第三次开钻(三开)：从技术套管内再用小一点的钻头往下钻进。根据情况，或可一直钻达预定井深，或再下第二层、第三层技术套管，再进行第四次、第五次开钻，直到最后钻到目的地层深度，下油层套管，进行固井、完井作业。
基本术语
一、基本概念1、井深：指井口（转盘面）至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。
国外称为测量深度（Measure Depth）。
2、测深：测点的井深，是以测量装置（Angle Unit）的中点所在井深为准。
3、井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角（见图1.1）。
•井斜角常以希腊字母α表示，单位为度。
4、井斜方位角：是指以正比方位线为始东磁偏角边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度（见图1.2）。
•井斜方位角常以希腊字母Φ表示，单位为度。
实际应用过程中常常简称为方位角。
5、磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。
井口B 图1.1 井斜角示意图图1.2 井斜方位角示意图6、磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。
磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。
•进行磁偏角校正时按以下公式计算：真方位角＝磁方位角＋东偏磁偏角真方位角=磁方位角－西偏磁偏角7、井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以K α表示，•精确的讲井斜变化率是井斜角度（α）对井深（L•）的一阶导数。
dαKα＝───dL井斜变化率的单位常以每100米度表示。
8、井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，•是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。
计算公式如下： dΦＫΦ＝───dL井斜方位变化率的单位常以每100米度进行表示。
9、全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度（两点处井眼前进方向线之间的夹角），•该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为全角变化值。
•两点间的全角变化值γ相对与两点间井眼长度ΔL变化的快慢及为全角变化率。
用化式表达如下：γＫ＝───ΔL实际钻井中，井眼曲率的计算方法：目前计算井眼曲率的方法有很多。
井眼轨迹的基本概念-钻井工程
第一节井眼轨迹的基本概念目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
一、轨迹的基本参数测量方法：非连续测量，间断测量。
“测段”，“测点”。
轨迹的三个基本参数----井深、井斜角和井斜方位角。
(1) 井深(或称为斜深、测深)井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。
以字母Dm表示，单位为米(m)。
井深增量(井段)：下测点井深与上测点井深之差。
以ΔD m表示。
测段：二测点之间的井段称为测段。
井眼轨迹空间曲线图(2) 井斜角(α)：指井眼方向线与重力线之间的夹角。
单位为度(°)。
井眼方向线：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线沿井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井斜角增量(Δα)：下测点井斜角与上测点井斜角之差。
Δα＝αB －αA(3) 井斜方位角φ(井眼方位角、方位角)：在水平投影图上，以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。
井眼方位线(井斜方位线)：某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。
井斜方位角增量Δφ：上、下测点的井斜方位角之差。
Δφ＝φB－φA 井斜方位角的变化范围：0～360°。
目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的，磁北方位与正北方位并不重合而有一夹角，即磁偏角，分东磁偏角西磁偏角东磁偏角：指磁北方位线在正北方位线的东面。
西磁偏角：指磁北方位线在正北方位线的西面。
磁偏角校正：目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的，所测得的井斜方位角为磁方位角，并不是真方位角。
需要经过换算求得真方位角，称为磁偏角校正：真方位角=磁方位角+东磁偏角真方位角=磁方位角-西磁偏角一．轨迹的基本参数磁偏角：磁北方位与正北方位之间的夹角。
磁偏角分类：东磁偏角及西磁偏角磁偏角校正：真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角一．轨迹的基本参数(3)井斜方位角φ另一种表示方式：象限角：指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。
测井术语(补充中)
轨道——设计的井眼轴线轨迹——实钻的井眼轴线一．轨迹的基本参数（测斜参数）井深、井斜角、井斜方位角----三个基本参数。
（1）井深（或称为斜深、测深）井口(通常以转盘面为基准)至轨迹上某点（测点）的井眼长度。
井深以字母 D m 表示，单位为米(m)。
井深增量（井段长度）以ΔD m 表示。
（2）井斜角轨迹上某点的切线（称井眼方向线）与重力线（铅垂线）的夹角。
井斜角以字母α表示，单位为度（°）。
井斜角增量用Δα表示。
（3）方位角从标准方向的北端起,顺时针方向到直线的水平角称为该直线的方位角。
方位角的取值范围为0~360度。
轨迹上某点的切线在水平面上的投影（称为井斜方位线）与正北方向线的夹角。
以正北方线为始边，顺时针旋转为正，逆时针为负。
方位角以字母φ表示，单位为度（°）。
方位角增量用Δφ表示。
（4）高边（工具面角）定向井的井底是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高边方向；从正北方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投影所转过的角度称为高边方位角。
工具面角（βt）：造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。
它有两种表示方法：高边工具面角和磁工具面角。
高边工具面角是以高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度；磁工具面角为以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度。
二．轨迹的计算参数垂直深度、水平长度、水平位移、平移方位角、Ｎ坐标和Ｅ坐标、视平移、井眼曲率等。
（1）垂直深度（垂深）轨迹上某点至井口所在水平面的距离（D）。
垂深增量称为垂增（ΔＤ）（2）水平投影长度（水平长度、平长）轨迹上某点至井口的长度（井深）在水平面上的投影（L P)，水平长度的增量称为平增（ΔL P）。
（3）水平位移（平移，闭合距）轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（S）。
或轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。
定向井基本知识
定向井和水平井钻井技术第一节 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： 一、专业名词1．定向井（Directional Well ） 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，称为定向井。
2．井深（Measure Depth ）井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。
单位为“m ”。
3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ）井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。
通常以“m ”为单位。
4．水平位移（Displacement or Closure Distance ）井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。
也称该点的闭合距。
其计量单位为“m ”。
5．视平移（Vertical section ）水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。
如图10—1所示，OQ 为设计方位线，T O曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P表示。
P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。
当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。
视平移是绘制垂直投影图的重要参数。
单位为m 。
6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点处的“井斜角”。
以度为单位。
7．最大的井斜角（MaxinumHoleAngle）“最大井斜角”有两种不同的意义。
项目五--井眼轨迹基本认知
井眼方位线：是指该点井眼方向线在水平面上的 投影。
（二）井眼轨迹计算参数
根据监测参数计算出来的其他井眼 轴线的几何、方位参数。 1．垂直井深D（垂深）：井眼轨迹 上的点至井口所在水平面距离。垂 增ΔD。 2．水平投影长度LP(平长)：井眼轨 迹上的点至井口的长度在水平面上 的投影长度，也是井深在水平面上 的投影长度，也称为水平长度。平 增ΔLP。 3．N坐标和E坐标：井眼轨迹上的 点在以井口为原点的水平面 坐标系 里的坐标值。增量分别为ΔN、ΔE 。
学习情境二 开钻准备 项 目三 井眼轨道与井眼轨迹
（一）井眼轨迹监测参数（测量参数、基本参数） 由监测仪器在井眼轨迹每个测点上测得的。
• 三个基本参数：井深、井斜角和井斜方位角。
1. 井深Ｌ（斜深、测深）：井口(常以转盘面为基准)至测点的井 眼长度，单位米(m) ；以钻柱或电缆的长度来量测。井深既是测点的
注意：水平位移和水平长度是完 全不同的两个概念。在实钻的三 维井眼轨迹上，二者有着明显的 区别，但在二维轨道设计上是完 全相同的。
学习情境二 开钻准备 项 目五 井眼轨道与井眼轨迹
Ｎ坐标和Ｅ坐标 ： 南北坐标轴，以 正北方向为正； 东西坐标轴，以 正东方向为正。
水平位移和水平长度是完全不同的概念。
度，量ＯＢ＝ΔΦ；
（4）自Ｂ点向ＯＡ作垂线， 垂足为Ｃ点；
（5）按步骤（3）中的比例 （以长度代表角度的比例 ），量ＣＡ＝Δα；
（6）连接Ａ、Ｂ，并量Ａ、 Ｂ长度，按步骤（3）中 的比例换算成角度， 此角 度即狗腿角γ。
第二套计算公式：
井眼曲率计算
假定测段是斜面圆弧曲线，则测段的狗腿角γ：
式中 ： 若用半角和平均角形式表达,则可得:
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。
COMPASS软件使用简要说明
概述COMPASS软件具有3个核心功能：●设计用以设计井身轨道●测量用以计算所钻井的井眼的位置参数●防碰用以计算与参考井之间的距离除此之外还有如下功能：●公司设置可以针对不同的公司对COMPASS进行系统参数的配置●油田设置用以为一组区块定义统一的和垂直参考系统参数●靶点编辑器定义靶点的位置和形状●样板编辑器井口坐标的计算器●参考数据海拔用以定义不通的垂直数据●地磁计算器可以用不同的地磁模型计算磁场的参数●测地计算器为不同的坐标系统进行转换●测量工具联合多种不同的测量工具定义误差●测量历史选择哪一组测量参数作为确定的井身轨迹使用步骤：1)安装，注意安装完毕按照说明进行破解。
并且不能安装在中文目录名内，而且英文字符不能超过8位。
2)安装完毕运行首先进行单位设置，推荐使用国际单位SI标准，方法是点击Utilities菜单，选择units再调入预设的SI单位集合即可，注意此时狗腿度的单位是度/30m，可以根据个人习惯进行调整。
3)第一次使用首先建立一个新公司（company）如二勘、六勘等等，注意在company对话框内一定要选择中国钻井行业规定的标准－曲率半径法（Radius of Curvature），并且根据需要选择坐标的原点（Co-ordinate）是区块(site)的中心还是井口（slot）的中心。
如果不涉及防碰，不需要比较两井的相当位置时，建议选择井口的中心作为原点。
4)建立一个油田（field）如胜利、大庆、塔指等等。
5)建立一个区块（site）如哈得、塔河等等。
可以输入本区块的中心坐标（如果愿意）。
6)建立一口井（well），名字用井号如：轮古37等等，并输入本井的井口坐标。
7)建一个轨道（wellpath），一口井可以建立数个轨道。
并可以指定其中的一个为确定的（definitive）轨道。
8)选择EDIT(编辑)－Wellpath（轨道）－targets（靶点）菜单（或直接点工具栏的按钮），进入靶点设计，输入靶点的名字、垂深、坐标、形状，保存退出。
定向井、水平井基本术语
定向井、水平井基本术语1、井深：指井口（转盘面）至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。
国外称为测量深度（Measure Depth）。
2、测深：测点的井深，是以测量装置（Angle Unit）的中点所在井深为准。
3、井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角（见图 1.2）。
•井斜角常以希腊字母α表示，单位为度。
4、井斜方位角：是指以正比方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度（见图1.3）。
•井斜方位角常以希腊字母Φ表示，单位为度。
实际应用过程中常常简称为方位角。
图1.1磁偏角示意图5、磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。
6、磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。
磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。
•进行磁偏角校正时按以下公式计算：00真方位角＝磁方位角＋东偏磁偏角真方位角＝磁方位角－西偏磁偏角7）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以Kα表示，•精确的讲井斜变化率是井斜角度（α）对井深（L•）的一阶导数。
dαKα＝───dL井斜变化率的单位常以每100米度表示。
8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，•是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。
计算公式如下：dΦＫΦ＝───dL井斜方位变化率的单位常以每100米度进行表示。
9）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度(两点处井眼前进方向线之间的夹角），该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为全角变化值。
•两点间的全角变化值γ相对与两点间井眼长度ΔL变化的快慢及为全角变化率。
用化式表达如下：γＫ＝───ΔL实际钻井中，井眼曲率的计算方法：目前计算井眼曲率的方法有很多。
有公式法、查表法、图解法、查图法和尺算法五种。