1井眼轨迹的基本概念(换底)
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。
钻井井眼轨道设计与控制
丛式井:在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向 井组,其中可含一口直井。
多底井:一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。 斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的,自井口开始井眼轨道
一直是一段斜直井段的定向井。
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丛式井垂直剖面图 丛 式 井 垂 直 剖 面 图
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(四)坐标参数与基本参数的关系
l
N (l) 0 sin cos d l
l
E(l) 0 sin sin d l
l
D(l) 0 cos d l
L-----为井口到计算点的曲线长度
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三、油气井分类 (按井眼轨道) （1）直井 （Vertical well） 设计井眼轴线为一铅垂线，实钻井眼轴线大体沿
(1) 垂直深度Ｄ（垂深）：轨迹上某点至井口所在水平面的距离。 垂深增量称为垂增(ΔＤ)。 (2) 水平投影长度Lp（水平长度、平长）：
井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在 水平面上的投影长度。 水平长度的增量称为平增（ΔL）。 (3) 水平位移Ｓ（平移）：轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（或：在 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。国外将水平位 我国将完钻时的水平位移称为闭合距。
(一) 在石油工程中，井眼轨道参数是通过
下入井眼内的测斜仪器测出的，它测出
的是一系列离散井深点所对应的井斜角 和方位角，通过它们可以确定出其它参 数，所以将它们称为基本参数。 (二)坐标参数
用于描述井眼轨道的空间位置。主要 有北坐标，东坐标，垂直深度。 (三)
描述井眼轨道的弯曲和扭转程度。主要
有曲率和挠率。
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河５０丛式井组是我国目前最大的陆地丛式井组 。该井组在长３８４米、宽１１０米的区域内布井６ 排共４２口，钻穿油层５５０层２０４６．９米，油 水同层２９９层１１３２.１米。
第一节井眼轨迹的基本参数
第一节井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数是石油钻井过程中的重要参考数据，能够描述井眼在地下的几何形状、位置和方向等信息。
井眼轨迹的基本参数包括偏位、井深、井斜角和方位角等。
一、偏位偏位是指井眼轨迹在地层中与井口位置的相对位置关系，可以分为水平偏位和垂直偏位。
水平偏位指在地平面上井眼轨迹与井口的横向距离，垂直偏位指井眼轨迹在地层中与井口的纵向距离。
水平偏位通常用平面坐标系来表示，如笛卡尔坐标系或极坐标系。
在笛卡尔坐标系中，水平偏位可以通过井口位置和井眼轨迹点的平面坐标差来计算。
而在极坐标系中，水平偏位可通过井口位置和井眼的方位角、井斜角来计算。
垂直偏位通常用垂直深度来表示，垂直深度是指井眼轨迹中一些点相对于井口的垂直距离。
垂直深度可以通过井眼轨迹的井深和垂直角来计算。
二、井深井深是指井眼轨迹点相对于井口的累计垂直距离。
在钻井过程中，井深通常用来衡量井眼轨迹的长度，以确定井筒的总长度。
井深可以通过测量井眼轨迹中每个点的垂直深度来计算。
要准确计算井深，需要确保测量的垂直深度具有一定的精度和准确性。
三、井斜角井斜角是指井眼轨迹与垂直方向之间的夹角，用来描述井眼轨迹的倾斜程度。
通常用角度来表示，单位为度。
井斜角可以通过测量井眼轨迹中两个点之间的水平偏位和垂直偏位来计算。
以两个点的方位角和高程差来计算井斜角。
四、方位角方位角是指井眼轨迹在平面坐标系中与参考方向之间的夹角，用来描述井眼轨迹的走向。
方位角通常用角度来表示，单位为度。
方位角的测量一般以正北方向为基准，顺时针增加。
方位角可以通过测量井眼轨迹中两个点之间的水平偏位来计算，或者通过测量井眼轨迹中每个点与基准方向之间的夹角来计算。
以上就是井眼轨迹的基本参数，包括偏位、井深、井斜角和方位角。
这些参数在石油钻井中起到重要的作用，能够帮助工程师确定井筒的几何形状和方向，为后续的钻井作业提供重要的参考数据。
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:
井眼轨迹的基本概念
井斜方位角：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，即井斜方位角。
注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以
正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。
井斜方位角以字母φ表示。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Δφ表示。井斜方位角的值可 以在0～360° 范围内变化。
井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数 2、井斜变化率和井斜方位变化率 3、井眼曲率及其计算 4、井眼轴线的图示法
1.井眼轨迹的基本参数
井眼轨迹，实指实钻的井眼轴线。 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”。 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”。 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。
注意“方向”与“方位”的区别。方位线是水平面上的矢量，而方
向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某 个水平面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也 可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的 方向线。
井眼轨迹的基本参数
（3）井斜方位角：
井眼轨迹的基本参数
井 底 圆 上 高 边
方向线所在的铅 垂平面；
（7）造斜工具面：
造斜工具作用方向线
与井眼轴线构成的平面；
井眼轨迹的基本参数
（8）装置角(工具面角)：
井斜 铅垂 面与造斜工 具面
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。
第一讲 定向井轨迹基本概念
计算井眼曲率
井眼从一个点到另一个点，井眼前进 方向变化的大小，称为方向变化角，用符 号γ表示：
K
L
目前，在国内外定向钻井工程中，有两 种表示井眼曲率的方法
一种是全角变化率：全角变化值γ
sin c
2 2 2
一种是狗腿严重度：狗腿角γ
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
另一种情况是根据内插的难易程度进 行选择。曲线内插的计算公式比直线内插 的公式要复杂得多。当内插工作量很大、 需要简化计算时，或者要求的内插精度不 很高时，可以选用直线法进行内插。
4)轨迹内插给定的条件
在一个测段(井段)内进行内插，需要
首先知道该测段两端点的基本参数(井深L、
井斜角a和井斜方位角Ф)和坐标值(垂深D、
给定的内插条件有两种情况：一是给定插 入点i的井深Li；二是给定插入点的垂深Di。则 可求得插入点距离上端点的井段长度△Li。和 垂增△Di。 如图1—4—2所示，可以得到一个通用的 计算公式：
(6)视平移
视平移：亦称投影位移，是水平位移在设 计方位线上的投影长度。视平移以字母V表 示。如图5—5所示，A、B二点的视平移分 别为VA、VB。 所谓设计方位线，是指在水平面上，井口 指向目标点的直线。 当实钻轨迹与设计轨迹偏差很大时甚至背 道而驰时，视平移可能成为负值。
(7)井眼曲率
井眼曲率：指井眼轨迹曲线的曲率。。 由于实钻井眼轨迹是任意的空间曲线， 其曲率是不断变化的，所以在工程上常常 计算井段的平均曲率。
垂深的增量称为垂增，垂增以ΔD表示 。 垂增ΔD＝ΔDB—ΔDA
(2)水平投影长度
水平投影长度：简称水平长度或平长， 是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水 平面上的投影，即井深在水平面上的投 影长度。 水平长度的增量：称为平增。平长以字 母上表Lp示，平增以Δ Lp表示。 平长和平增在图 5—4中是指曲线的长度。
浅谈井眼轨迹在钻井过程中的应用
第一章井眼轨迹的基本概念第一节、井眼轨迹的基本参数井眼轨迹为空间曲线。
为了进行井眼轨迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹测量，也即“测斜”。
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”。
轨迹基本参数：井深、井斜角、井斜方位角。
1、井深（L ）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。
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。
（1）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。
（2）井深的增量（L ∆）总是下测点井深减去上测点井深。
2、井斜角（α）在井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的方向为井眼方向线。
井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
图1-2-1 井斜角与井斜方位角3、井斜方位角（φ）某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线。
以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度，即井斜方位角，简称方位角。
（1）一个测段内的井斜角增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角。
（2）一个测段内的方位角增量总是下测点方位角减去上测点方位角。
如图1-2-1（a ）所示，A 点的井斜角为A α、方位角为A φ，B 点的井斜角为B α、方位角为B φ，AB 井段的井斜角增量α∆、方位角增量φ∆分别为：A B ααα-=∆ A B φφφ-=∆第二节、井眼轨迹的计算参数轨迹计算参数可用于描述轨迹的形状和位置，可用于轨迹绘图。
计算参数包括：1、垂直深度（D ）简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。
垂深的增量（D ∆）称为垂增。
如图1-2-1所示，A 、B 两点的垂深分别为A D 、B D ，AB 井段的垂增A B D D D -=∆2、N 坐标（N ）和E 坐标（E ）N 坐标和E 坐标是指井眼轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。