2定向井测斜计算(换底)
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。
定向井施工中常用计算方法
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、造斜率：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、增斜率：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。
石油钻井造斜工具及造斜率分析(换底)
– 井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜；
– 井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位；
增斜 稳斜 降斜
增方位 稳方位 降方位
(九种组合)
定向井轨迹控制基本概念
• 4. 井眼方向变化的基本原理： – 钻头对井底的不对称切削 • 近钻头钻柱的弯曲和倾斜。 – 在某个时刻，钻头轴线与井 眼轴线是重合的。但当钻头 前进时，钻头轴线总是与原 井眼轴线不重合。钻头前进 方向总在变化。
定向井轨迹 控制基本概念
• 4. 井眼方向变化的基本原理：
– 钻头对井底的不对称切削 • 地层因素 – 最地层倾斜及可钻性的 各向异性； – 地层可钻性的纵向变化； – 地层可钻性的横向变化： »岩性变化； »溶洞的存在； »破碎带；
定向井轨迹控制基本概念
• 4. 井眼方向变化的基本原理：
– 钻头对井壁的侧向切削
• 侧向切削的根本原因，是在钻头 上存在一个侧向力。钻头上的侧 向力与很多因素有关：
– 钻压； – 钻柱重力：
» 钟摆力； » 杠杆力； – 钻柱弹性力； – 井眼约束条件； – 特殊结构力： » 水力喷射横向力； » 定向支撑横向力；
造斜工具简介
动力钻具造斜工具
• 动力钻具又称井下马达，包括 涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻 具三种。常用前两种。
2Vc l Vt
• K与机械钻速Vt 成反比；
• K与动力钻具直径和井径之差(DW-DT) 成正比；
• 动力钻具长度影响很大，采用短动力钻具可显著增大造斜率；
造斜工具简介
转盘钻造斜工具
• 射流钻头：
– 工作三部曲： • 1.定向喷射，大水眼冲出 “斜窝”；适当加压使钻 头进入“窝”内，继续喷 射；
2定向井测斜计算(换底)解析
2 2 f A 1 24
2 2 N (1 )L sin c cosc 24
2 2 E (1 )L sin c sin c 24
这就是校正平均角法的计算公式
公式变为平均角法 的形式，但多了两 个系数 fA和fH 。 fA和fH，可以看作 是校正平均角法的 校正系数。
测斜计算方法
圆柱螺线法(曲率半径法)特殊情况处理
• 第二种情况： • α 1 ≠ α2；φ2 = φ1；即Δα ≠ 0；Δφ = 0。
sin 2 sin 1 D L cos1 cos 2 S L cos1 cos 2 N L cos 2 cos 1 cos 2 E L sin 2
定向井的测斜计算
1. 2. 3. 4. 5. 6. 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；
韩志勇
测斜计算概述
• 计算的依据：
– 测斜数据（α，φ，L）
• 计算的内容：
– 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。
D L cos 2 S L sin 2 N L sin 2 cos 2 E L sin 2 sin 2
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”，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
测斜计算方法
圆柱螺线法(曲率半径法)特殊情况处理
定向井施工中常用计算方法
定向井施工中常用计算方法一、方位角计算在定向井施工中，方位角是指井眼对准目标方向所需要的角度。
1.使用正弦定理计算方位角：若知道当前位置与下一目标位置的距离d，当前方位角Φ和井斜角I，以及投影角度A，可以使用正弦定理计算出目标方位角B。
B = Φ - arcsin(sin(A) * sin(I) / sin(d))二、井斜角计算在定向井施工中，井斜角是指井斜的角度。
1.使用三角函数计算井斜角：若知道当前位置与下一目标位置的距离d和目标方位角B，可以使用三角函数计算出井斜角I。
I = arcsin(sin(B - Φ) * sin(d))三、井斜距计算在定向井施工中，井斜距是指井眼移动的水平距离。
1.使用三角函数计算井斜距：若知道井斜角I和距离d，可以使用三角函数计算出井斜距T。
T = d * cos(I)四、投影距离计算在定向井施工中，投影距离是指井眼投射到垂直平面的水平距离。
1.使用三角函数计算投影距离：若知道井斜角I和距离d，可以使用三角函数计算出投影距离H。
H = d * sin(I)五、井身长度计算在定向井施工中，井身长度是指井身的长度。
1.使用勾股定理计算井身长度：若知道井斜距T、投影距离H和当前深度d，可以使用勾股定理计算出井身长度L。
L = sqrt(H² + T²) + d综上所述，定向井施工中常用的计算方法包括方位角计算、井斜角计算、井斜距计算、投影距离计算和井身长度计算等。
这些计算方法可以帮助工程师在实际施工中准确地控制井眼的方向和位置，保证井眼穿越目标地层，并实现成功的定向井施工。
钻井工程-10-测斜与计算
2. 投影图示法 垂直投影图
轨迹在过井口和 目标点的铅垂面上 的投影。 原点：井口
纵坐标：
+
水平投影图
V
V
轨迹在水平面 上的投影。 原点：井口
坐标轴： D 视平移 V N θ S α’
目标点
横坐标：
φ
缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L
和井斜角α等轨迹参数。
LP E
设计 方位线
3. 柱面展开图示法（二图法） 垂直剖面图 + 水平投影图
（３）井斜方位角 井斜方位角的另一种表示方式： 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。 象限角的变化范围：
0 ~ 90 之间。
磁偏角： 磁北方位与正北方位之间的夹角。 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
二、轨迹的计算参数
由基本参数计算得到的参数。
（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 （ D ）。
（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 （ L ）
（3）水平位移 S （平移）：轨迹上某点至井口所在 的铅垂线的距离，（或：在水平投影面上，轨迹 上某点至井口的距离）。 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某 点的连线。国外将水平位移称作闭合距 我国将完钻时的水平位移称为闭合距 （4）平移方位角 ： 平移方位线所在的方位角。 国外：将平移方位角称作闭合方位角。 国内：指完钻时的平移方位角为闭合方位角。
表达的参数：垂深 D, 水平长度Lp ,井深 Dm ,井斜角 a .
1.1.2定向井
第二节 定向井井身剖面设计
设计的最终目的：
• 选择满足要求的井身剖面类型 • 设计剖面结构参数
井身剖面：well profile
所钻井眼达到目标点的井眼 路径或轨迹。又叫井眼轨迹 (well trajectory)
井身剖面的构成
井身剖面是由各种不同类 型的单一形状空间直线段或曲 线段光滑连接而成。常用的曲 线段为圆弧段
井斜角 ———测点处井眼方向
线（切线，指前）与重力 线间
的夹角，度。 Inclination,Inc 方位角 ———测点处正北方向
与井眼方向线的水平面投影线间 的夹角，度， Azimuth,direction,head
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N
OO
井斜变化率 ——— 井斜角对井深的变化率， 度/30米 (build rate,drop rate)
一、定向井的测量概述
一、定向井的基本要素
N A
A
E O
B
闭合方位角—在水平投影 图上测点处正北方 向与闭合方位线间 的夹 角，度 (closure azimuth)
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N坐标、E坐标和TVD坐标—测点在 以井口为原点的NEHO三维坐标系里 的北（N）、东（E）、垂深（TVD） 三个坐标分量，米。 North, east coordinate 垂深 ——测点的垂直深度，米
假设稳斜段的长度为 L
垂深增量
H Lcos
水平位移增量
S Lsin
北坐标增量
E
N S cos Lsin cos
东坐标
定向井施工中常用计算方法
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、造斜率：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、增斜率：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。