狗腿度计算公式
三．狗腿严重度
狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。
可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。
1．第一套公式
2．第二套公式
cosγ＝cosα1cosα2＋sinα1sinα2 cosΔϕ………………………………………（9－3）
本式是由鲁宾斯基推导出来的，使用非常普遍。
美国人按上式计算出不同的α1、α2和Δϕ值下的狗腿角γ值，并列成表格，形成了查表法。
3．第三套公式
γ——两测点间的狗腿角。
若将三套公式作比较，第一套
公式具有普遍性，适合于多种形状
的井眼，第二套只适用于平面曲线
的井眼（即二维井型），第三套是
近似公式，用于井斜和方位变化较
小的情况。
四．测斜计算的主要方法
测斜计算的方法可分为两大类二十多种。
一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。
计算方法多种多样，测段形状不可确定。
主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库立法。
从计算精度来讲，最高的是曲率半径法和最小曲率法，其次是平均角法。
以下各图和计算公式中下角符号1、2分别代表上测和下测点。
1．平均角法（角平均法）
此法认为两测点间的测段为一条直线，该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和方向。
测段计算公式：
钻井工程质量要求
9.1 井身质量
9.1.1 钻井深度：钻达设计井深或完钻要求井深，以转盘面至井底，校核后钻具实长为准的钻井深度。
9.1.2 全角变化率应符合表7规定,全角变化率按照下列公式计算。
表7 直井井身质量要求标准
测量井深
m 全角变化率
(0)/25m
井深
m
最大水平位移
m
0～500 ≤1.2 500 ≤10 500～1000 ≤1.3 1000 ≤20 1000～1500 ≤1.4 1500 ≤30
Σ=arc cos[cosα1×cosα2+sinα1×sinα2×cos(φ2-φ1)]25/ΔH 式中：Σ——全角变化率，（0）/25m；
α1——计算井段上测点的井斜角，度 (0)；
α2——计算井段下测点的井斜角，度（0）；
φ1——计算井段上测点的方位角，度（0）；
φ2——计算井段下测点的方位角，度（0）；
ΔH——计算井上、下两测点的距离，m。
9.1.3 水平位移应符合表7中规定。
水平位移按下列公式计算：
S=(ΣΔE2+ΣΔN2)0.5
ΔE=F aΔLsinαc cosφc
ΔN=F aΔLsinαc sinφc
F a=1-(Δα2+Δφ2)/24
Δα=(α2-α1)л/180
Δφ=(φ2-φ1)л/180
ΔL=L2-L1
αC=(α1+α2)/2
φc=(φ1+φ2)/2
式中：S——水平位移，m；
ΔE——测量段在正东坐标上的投影长度，m；
ΔN——测量段在正北坐标上的投影长度，m；
F a——计算系数，无量纲；
ΔL—测量段长度，m；
L1——计算井段上测点井深，m；
L2——计算井段下测点井深，m；
αc——测量段平均井斜角，度（0）；
φc——测量段平均方位角，度（0）；
Δα——测量段井斜角增量，rad；
Δφ——测量段方位角增量，rad；。
navigator学习资料doc
Navigator 定向井水平井轨迹设计及计算分析系统，是用于石油钻井行业定向井与水平井轨道设计与计算分析的计算机辅助工程系统。
它可以帮助定向井工程师合理地设计一个井的轨道，并利用先进的定向钻井技术在钻井施工过程中进行实钻计算和轨迹分析，无论何种情况，Navigator软件都会为操作者提供准确、高效、灵活的定向井设计和施工解决方案。
Navigator能做什么轨道设计当计划新钻一口定向井或水平井时，首先要进行这口井的轨道设计；在钻井的过程中，由于实钻轨迹会偏离设计轨道，用户会进行待钻（扭方位）设计；在已钻的直井眼或套管井（枯竭井）或落空井上进行侧钻，要考虑进行侧钻井轨道设计，这些问题都可以通过Navigator系统来解决。
该系统按用户选择的设计剖面、输入的靶区的约束条件，计算出轨道的设计剖面数据，描述轨迹的曲线形式，并将数据显示存储，同时可将数据传递给图形子系统和报表子系统进行编辑、输出。
实钻计算在钻井的过程中，测量仪器的测斜数据需要使用精确的计算方法计算出井眼轨迹数据，本软件将计算这些数据，使用户了解实钻井眼轨迹的变化情况，同时为其它功能提供基础数据。
在实钻轨迹偏离设计轨道后，用户希望知道这种偏离带来的现实和潜在的影响，或希望知道该如何控制才能回到设计轨道附近，准确中靶。
Navigator将提供这些分析计算功能。
Navigator软件的特点准确可靠的计算结果●轨道设计数据经过大量的验证，保证了计算的准确●实钻轨迹计算支持SY/T 5435-2003《定向井轨道设计与轨迹计算》所提出的最小曲率法与曲率半径法，并经过上百口井的实钻数据验证，保证了计算的正确高度的稳定性与灵活的扩展性●后台采用Sybase SQL Anywhere数据库，为用户数据提供安全、可靠、稳定的运行保证●经过Windows 98/2000/XP系统的兼容性测试●基于C/S的架构设计，方便升级为网络版，便于用户数据共享●模块化的功能设置，便于后续功能的扩充功能丰富而生动的实时图形显示●提供设计轨道、实钻轨迹的垂直投影图、水平投影图、三维立体图●提供缩放、平移、区域选择等图形查看功能，便于用户操作●提供图形中所有可见图元的属性更改功能。
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。
井眼轨迹的基本概念
2.2、井眼轨迹的基本参数
（5）象限角 • 象限方位角校正，更为麻烦。
• 区别东西磁偏角； • 区别在哪个象限里；
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2.2、井眼轨迹的基本参数
磁偏角校正(课堂练习)
1. 我国胜利油田的磁偏 角 大 约 是 西 偏 5.50 。 某 测点测得井斜方位角为 2.50，求真方位角=？
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2.2、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”。
全角变化率 K
“狗腿严重度” ，“狗腿度” ，“井眼曲率” 都是相同的意义。 指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。 或者指单位长度井段内狗腿角的大小。
造斜率
K L
表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工具 所钻出的井段的井眼曲率。
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2.4、井眼曲率及其计算
第一套公式的图解法：
➢优点：从图上可直接看出，需要增斜还是需
要降斜，需要增方位还是需要减方位。也可根 据这张图，可以想象出井眼轴线的空间形状。
➢缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参数
的真实值。
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2.1、井眼轴线的图示法
三、柱面图表示法：
包括两张图：
一张是水平投影图，相当于俯视图，与投影图表示法相同； 一张是垂直剖面图(横坐标P，纵坐标D或H)，与垂直投影图
➢由上图可知，我们并不能看清它的实际空间形态，怎详
非API规格套管在弯曲井段可下入性的计算
非API规格套管在弯曲井段可下入性的计算李建亮; 王磊; 姬丙寅; 史交齐【期刊名称】《《钢管》》【年(卷),期】2019(048)004【总页数】4页(P61-64)【关键词】套管; 非API规格; 弯曲井段; 可下入性【作者】李建亮; 王磊; 姬丙寅; 史交齐【作者单位】衡阳华菱钢管有限公司湖南衡阳421001; 中石化西北油田分公司物资供应管理中心新疆轮台841600; 西安三维应力工程技术有限公司陕西西安710075【正文语种】中文【中图分类】TG335.7; TE931+.2套管在弯曲井眼里的可下入计算，是在下套管作业前判断在弯曲井眼能否顺利下入套管的重要计算依据。
文献［1-3］推荐了一些套管可下入性的计算方法，同时根据已有的相关经验，在钻井设计初期选择狗腿度及套管时就有考虑。
而对于非API 规格套管可下入性分析报道较少，为保证下套管作业的安全施工，提高钻井的经济效益，研究非API规格套管可下入性计算十分必要。
目前，计算方法主要有解析法和有限元法［4］，采用以上方法对非API规格套管下入性进行计算分析，以期为非API规格套管下入提供理论支持。
1 套管可下入性解析计算分析1.1 套管不产生变形通过井眼的长度计算分析井眼曲率半径与狗腿度的关系为：式中R——井眼曲率半径，mm；L——测量的长度，mm；φ——狗腿度，°/25 m。
套管不产生变形［1］通过井眼的几何模型如图1所示。
由图1的几何关系可推导出公式（2）：图1 套管不产生变形通过井眼的几何模型示意式中ds——接箍外径，mm；d——套管外径，mm；D——井眼直径，mm；L1——套管不产生变形通过井眼的长度，m。
由公式（2）可得出套管不产生变形通过井眼的长度L1与井眼直径、套管外径、接箍直径及井眼曲率半径的关系，公式如下：1.2 套管产生变形通过井眼的计算分析由以上分析可知，对于特定的井眼和套管，如果狗腿度较小，套管不需要发生变形就能通过，然而狗腿度较大的井段套管需要产生变形才能通过井眼。
Baker 钻井手册 —— 钻具基础
Drillstring Basics
钻具基础
Upon completion of this section you will be able to: 读完这一部分后，你可以 1、Explain how drill pipe grades define the yield strength and tensile strength of steel. 1、解释钻杆钢级是如何定义钢材的屈服强度和抗拉强度的； 2、Explain how drill pipe is classified. 2、解释钻杆是怎么分类的； 3、Calculate total yield strength for a specific grade/class of drill pipe. 3、计算特定钢级和类别钻杆的屈服强度； 4、Explain the effects of buoyancy on the drillstring. 4、解释浮力对钻具的影响； 5、Calculate the buoyed weight (or hookload) in a vertical hole. 5、计算直井中钻具的浮重（或称悬重）； 6、Explain the causes of varying hookload during the drilling process. 6、解释钻进过程中大钩悬重变化的原因； 7、Explain overpull and calculate the maximum permitted pull. 7、解释过提、计算最大许用上提力； 8、Calculate required BHA air weight for applications where drill pipe is to be run in compression. 8、计算在允许钻杆受压的钻井过程中，需要的井下钻具组合净重； 9、Calculate critical buckling force and explain the factors involved when running drill pipe in compression. 9、计算压曲临界力并解释压缩钻杆的钻井过程中的原理； 10、Explain causes and effects of sinusoidal and helical buckling. 10、解释正弦和螺旋弯曲的起因及影响因素；
水平井钻柱摩阻
水平井钻柱摩阻、摩扭分析张宗仁一、文献调研与综述在水平井中，由于重力的作用，钻具总是靠着井壁（或套管）的，其接触面积就比直井大很多所产生的摩擦力和扭矩将会大大的增加。
对管柱的的摩擦阻力和轴向拉力研究计算，保证钻井管柱（钻柱或则套管，油管）的顺利上提和下放。
如今，国内外已经有很多关于磨阻计算的力学模型，主要分为两大类：一类为柔杆模型，另一类为柔杆加刚性模型。
1．1约翰西克柔杆模型：约翰西克(Johansick)在1983年首次对全井钻柱受力进行了研究，为了研究的方便，在研究过程中.他作了以下几点假设: (1)钻柱与井眼中心线一致； (2)钻柱与井壁连续接触:(3)假设钻柱为一条只有重量而无刚性的柔索； (4)忽略钻柱中剪力的存在:(5)除考虑钻井液的浮力外忽略其他与钻井液有关的因素。
在此假设条件下，建立了微单元力学模型，根据单元的力学平衡，推导出如下的拉力、扭矩计算公式:1222cos [(sin )(sin )]t T W NM NrN T T W αμμθααα∆=±∆==∆+∆+式中：T:钻柱单元下端的轴向拉力，N ； Mt:钻柱扭矩，N.m ；N:钻柱与井壁的接触正压力，N ； W:钻柱在钻井液中的重量，N ； u:钻柱与井壁的摩擦系数； r:钻柱单元半径；a,△a,△θ:平均井斜角，井斜角增量，方位角增量;起钻时取“+”，下钻时取“-”。
1．2二维模型:Maida 等人对拉力、扭矩进行了平面和空间的分析，建立了应用于现场的二维和三维的数学模型。
他建立的二维模型和三维模型如下:111211111**[(1)(sin sin )2(cos cos )]1exp[()](exp[()](Ai Ai B i i B i i BB i i B i i i i i qRF A F C a A a C a A a A a a A a a l l a a μμμμμ-------=+--+-+=-=---i 起钻)下钻)R=式中B μ为摩擦系数，li 计算点井深，FAi 为计算点轴向载荷，C1、C2为符号变量，其取值由表1-1给出：1111()()()()()*()()*()()*()arccos[cos()*sin *sin cos *cos ]24()()(1)1Au B s N N u b p i i i i i i i i s F q l C l q l dlq l q l q l q l q b l q l q p l l l R a a a a C l l μμθθγππ----=±====-=-+=-+式中u(l) , b(1) , p(1)分别为计算单元井段切线、副法线和主法线方向向量。
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。
钻井工程期末考试试卷总结重点
钻井工程期末考试试卷总结重点1、喷射钻井中的射流是（D）。
A、自由射流B、非淹没射流C、淹没射流D、淹没非自由射流2刮刀钻头在D地层钻进时效率大大降低。
A、软B、松软及高塑性C、高塑性D、较硬和硬质结核、硬夹层的3、射流冲到井底以后产生两种净化井底的作用，其一是射流对岩屑的冲击作用，其二是漫流对岩屑的（B）作用。
A、悬浮B、横推C、破碎D、压持4、喷射钻进要求射流的喷射速度大于（D）m/。
A、70B、80C、90D、1005评价钻头选型是否合理恰当，应与所钻地层的岩性相适合，特别是要以（B）来衡量。
A、纯钻进时间B、钻头成本C、钻头价格D、钻头进尺6一般情况下，满眼钻具组合的稳定器最少是（C）个。
A、1B、2C、3D、47“直增稳降直”的定向井剖面类型属于（C）剖面。
A、二次抛物线B、三段制C、五段制D、四段制8在造斜井段测量井斜，两测点间的长度不大于（C）m。
A、10B、20C、30D、409定向井分为常规定向井、大斜度定向井和（A）三种类型。
A、水平井B、丛式井C、多底井D、大位移井10石油颜色的不同主要是原油中的A含量的不同所致。
A、胶质B、蜡C、油质D、碳质11死绳在死绳固定器绳轮上缠绕圈数为C。
A、2B、3C、4D、512岩石的强度是指岩石抵抗A的能力。
A、外力破坏B、压缩变形C、拉伸扭曲D、弯曲折断13钻井液的初切力是钻井液静止A后所测得的切力。
A、1minB、3minC、5minD、10min14钻井液的AaρTeting，又称中途测试。
42中性点的概念及工程意义是什么？概念：钻柱上轴向力等于零的点。
中性点的工程意义：（1）设计钻柱时要确保中性点始终落在钻铤上。
（2）指导松扣、造扣等特殊作业。
（3）中性点附近钻柱受交变应力作用，易疲劳破坏，疲劳防护43常规钻井时钻井液的流动路径？答开始钻井液池泥浆池→钻井泵→地面高压管汇→立管→水龙带→水龙头→方钻杆→钻杆→钻铤→钻头→环空→套管头→地面低压管汇→振动筛除砂器/除泥器→钻井液池泥浆池。
定向井眼轨迹
马达弯角调为1.50，充分保证马达的造斜能力。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹现场控制技术
---有效的定向工艺措施
l 槽口的布置和钻井顺序的制定 严格按照定向井的原则进行槽口的布置和钻井顺序的制定，最大 限度的降低稳斜井段的井斜角，以降低作业难度。
井眼轨迹控制技术
基本公式计算
公式法预测井斜、方位变化：
沙泥金作图法：
例:沙泥金作图法(图解法)扭方位是一种 近似计算工具面的方法，使用简单，求 解迅速，是现场常用的方法。造斜工具 的工具面方向决定使用这种造斜工具钻 出的新井眼是增斜、降斜还是稳斜，是 增方位还是减方位。工具面大小也决定 着造斜工具的造斜能力用于井斜和方位 上的分配比例。工具面对井斜和方位的 影响，如图9－16所示。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹控制技术
由上图可知： 0°＜TF＜90°时，装置角位于第一象限，增斜，增方位。 90° ＜TF＜180°时，装置角位于第二象限，减斜，增方位。 180° ＜TF＜270°（－90°）时，装置角位于第三象限，减斜，
减方位。 270°＜TF＜360°时，装置角位于第四象限，增斜，减方位。 图9－16是一个扭方位的示意图。图中，OM所示为原井眼方位
井眼轨迹控制技术
基本概念
闭合方位：闭合距的方位角就叫闭合方位角。 井斜（方位）变化率：指单位长度内井斜角（方位角）
的变化值。 狗腿度：是描述井眼弯曲的情况，一般规定以每钻30米
井眼的角度变化（度/30米）。 高边：过井眼轴线的铅垂面与横截面交线的上倾方向。 装置角：造斜工具弯曲方向的平面与原井斜方向所在平
（六）有效的定向工艺措施
对于70O左右的大斜度井，9 7/8”井眼的造斜没有问题，但是 12 1/4”井眼所遇到的困难却是我们始料未及的，如F16井， 具 体 情 况 如 下 ： 直 井 段 钻 至 267m ， MWD 测 斜 ， BTOTAOL VALUE：56 此时，基本无磁干扰，MWD直接定向，造斜至596 米时，最低钻时几乎降为零，但旋转钻进时，有较高的机械钻速 （70-100m/h），直至造斜结束（其间，钻压加至15吨，几乎无进 尺，旋转2－3米，具有较好的机械钻速时再滑动，如此反复多 次）。其间进行防碰计算防碰结果表明，无防碰危险；检查马达， 正常；估计地层异常或泥浆携砂不好。 造斜时，根据实测数据随时模拟优化设计轨迹，于711米，造斜结 束。造斜井段平均造斜率为4.640/30m。
(完整版)井眼轨迹的基本概念
井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角分为东磁偏角和西磁偏角。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。用磁性 测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过 换算求得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。
井眼轨迹的基本参数
（9）装置方位角：
装置方位角=工具面角ω+井斜方位角φ
井眼轨迹的基本参数
（10）目标点
设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点。通 常是以地面井口为坐标原点的空间坐标值来表示。
（11）靶区及靶区半径（定向井）
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区 半径 。
在目标点所在的Hale Waihona Puke 水平）面（垂直于入靶方向线）上，以
换算的方法如下：
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角地图
井眼轨迹的基本参数
（5）象限角
井斜方位角还有另一种表示方式，称“象限角”它是指井斜方位 线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角在 0～90度之间 变化。书写时需注明所在的象限，如N67.5°W。
目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积，称为靶区。
（12）靶心距
在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称 为靶心距。
井眼轨迹的基本参数
（13）垂直深度：
简称垂深，是指轨迹上某点至井口 所在水平面的距离。垂深的增量称为垂 增。垂深常以字母H（或Ｄ）表示，垂 增以Δ H（或ΔＤ）表示。
（14）水平投影长度