2定向井概念培训资料

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– 井段长度不变,狗腿角越大,则井眼前进方向变化的越快,井眼弯 曲越厉害,井眼曲率越大。
– 井眼曲率也称为全角变化率,又称狗腿严重度(简称为狗腿度),都 是同一个概念,是指单位长度井段内狗腿角的大小。
– 井眼曲率计算方法: 有公式计算法 、查图法、图解法、查表法和尺 算法等五种。后四种皆来源于公式计算法。公式计算法又可分为三 套。
– 投影图主要用于指导施工。
– 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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其他井身参数
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D表示,垂增以Δ D表示。 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P表示,平增 以ΔP表示。 N坐标和E坐标:是指轨迹上 某点在以井口为原点的水平面 坐标系里的坐标值。
• 真方位角=磁方位角+东磁 偏角
• 真方位角=磁方位角-西磁 偏角
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井眼轨迹的基本参数
磁偏角
– 磁篇角地图:
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井眼轨迹的基本参数
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。
之分。变化率就是变化的快慢。
da
井斜变化率:是指井斜角随井深变化的 K
程度,以K 表示。严格地讲,井斜变化 率是井斜角αα对井深L的一阶导数,可写
dL
Baidu Nhomakorabea
为:
以增量代替微分,以相邻二测点间的井
斜角变化值(Δα)与二测点间井段长度 (ΔL)的比值来表示井斜变化率的。
求得的乃是该测段的平均井斜变化率:
(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)。
二、水平井
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井眼轨迹的基本参数
所谓井眼轨迹,实指井眼轴线。 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。
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井眼曲率及其计算
课后作业:用不同方法计算狗腿角
序 测点参数
计算方法和结果
号 α1
α2
Δφ
第一套 第二套 第三套
1 35 39 8
2 15 20 8 3 25 31 0 4 10 15 0 5 60 60 10 6 10 15 80
KAddsdL dsi nsK i n
K K sin A 定向井培训材料—邢忠玺
井眼曲率及其计算
井眼曲率的概念:
– 井斜角表示井眼偏离铅垂线的程度。井斜不仅有斜度变化,还有井 斜方位的变化 。井斜角和井斜方位角的不断变化,反映了井眼前进 方向的变化。
– 从一点到另一点,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),既反映了井斜角的变化,又反映了井斜方位角的 变化。人们将此角度称为全角变化值,或称为狗腿角,通常以γ表示。
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井眼曲率及其计算
计算方法的选择
第一套公式,数学推导严密,是用于各种形状的井眼, 具有普遍性。 第二套公式是建立在假设井段是平面曲线,而且是平 面圆弧曲线的前提下推导,适用于平面曲线的井眼, 例如,用弯曲动力钻具定向钻进钻出的井眼。 第三套公式本身就是近似公式,只能是用于井斜角较 小,井斜方位角也较小的情况下。 我国定向井标准化委员会制定的标准规定:使用第一 套计算公式。
– 优点:
• 凭着这两张图,即可了解井眼 的 空间形状;
• 可以反映出井身参数的真实值
• 作图容易,利用测斜资料算出 每个测点的坐标位置,即可作 图。
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井眼轴线形状的
图示法
投影图表示法
– 相当于机械制图中的视图表示法, 在国外使用广泛。
– 这种图示法包括两张图:一张是水 平投影图,相当于俯视图。一张是 垂直投影图,相当于侧视图,其投 影面选在原设计方位线所在的铅垂 平面上(横坐标V,纵坐标D)。
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井眼轨迹的基本参数
象限方位角得校正,更为麻烦。
– 区别东西磁偏角; – 区别在那个象限里;
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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=?
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=?
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井眼曲率及其计算
第一套计算公式:
根据空间微分几何原理推导,可得:
KK 2K 2si2n K KH 2KA 2si4n
对于一个测段来说,以
K

L
K
代入 L

并以测段平均井斜角 得到:
c
1
2
2
代替公式中的α,
K
2 2s
L L
i2nc
令:K
L
则定:向井培 训材料 —邢忠2玺2 si2nc
– 这显然是任意三角形余弦定理的表达式,因而也可用图解法来 解γ:
(1)选取一定比例,以一定长度代表单 位角度,作线段OA,使其长度代表α1 ;
(2)作OB线段,使∠BOA=ΔΦ; (3)按步骤(1)的比例,量OB=α2 ; (4)连接A、B,并量AB的长度,按 步骤(1)的比例换算成角度,即为γ。
– 这个曲面与水平面的交线就 是这口井的水平投影图。
– 这个曲面乃是柱面,它的显 著特点,是可以展平到平面 上。当这个柱面展平时,井 眼轴线也被展到平面上,这 就是井眼轴线的垂直剖面图。
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井眼轴线形状 图示法
柱面图表示法:
– 此法曾在我国油田现场得到广泛使用。
– 包括两张图:一是水平投影图,相当 于俯视图,与投影图表示法相同;一 是垂直剖面图(横坐标P,纵坐标D), 与垂直投影图不同,它不是在某个铅 垂平面上的投影。
井眼轨迹的基本概念
1. 井身的基本参数; 2. 井斜变化率与井斜方位变化率; 3. 井眼轴线形状的图示法; 4. 其他井身参数; 5. 井眼轴线在平面图上的曲率; 6. 井眼曲率;
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定向井的定义
一、定向井
定向钻井是使井眼沿预先设计 的井眼轴线(井眼轨迹)钻达预 定目标的钻井过程。
K
L
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井斜变化率和井斜方位变化率
井斜方位变化率:是指井斜方位角随井深变 化的程度,以Kφ表示。严格地讲,井斜 方位变化率是井斜方位角φ 对井深L的 一阶导数,可写为:
以增量代替微分,以相邻二测点间的井斜方 位角变化值(Δφ )与二测点间井段长度 (ΔL)的比值来表示井斜方位变化率的。
K
d
dL
求得的乃是该测段的平均井斜方位变化率:
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K
L
井眼轴线形状的图示法
三维坐标图示法: – 井眼轴限的特
点:形状复杂, 结构简单。无 法给人以立体 感。 – 需要采用辅助 面增强立体感。 – 只在特殊时候 采用。
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井眼轴线形状的 图示法
柱面图表示法:
– 垂直剖面图的形成:实钻井 眼是一条空间曲线,设想经 过这条曲线上的每一个点作 一条铅垂线,所有这些铅垂 线就构成了一个曲面。
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井眼轨迹的基本参数
井斜方位角:
– 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 眼方位角。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。
闭合距与闭合方位:国外将水平位移
称作 闭合距(Closure Distance),将平 移方位角称作闭合方位角(Closure Azimuth)。我国现场常特指完钻时的
英文称Vertical Section,是 水平位移在设计方位线上的 投影长度。视平移以字母V
水平位移为闭合距,平移方位角为闭 表示。
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井眼轨迹的基本参数
– 井斜方位角常以字母φ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Δφ表 示。井斜方位角的值可以在0~360° 范围内变化。
– 注意“方向”与“方位”的区别。方位线则是水平面上的矢 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;而方向和方向线则是在三维空 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。该点的井眼方位线则指该点井 眼方向线在水平面上的投影。在学习扭方位计算时,也要特 别注意这个区别。
井眼曲率及其计算
第一套公式的图解法:
– (1)作水平射线OA; – (2)作∠BOA=αc ; – (3)以一定长度代表单位角
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。
s in 2 2 s in 2 2 c o s 2 2 s in 2 cs in 2 2
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井眼曲率及其计算
第二套公式查图法:
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井眼曲率及其计算
第三套计算公式
– 这套公式源于沙尼金图解法,其表达式为:
1222212co s
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=?
4. 东磁偏角50,测得方 位角1200,求真方位角=? 如果用象限角表示,象 限角=?
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井斜变化率和井斜方位变化率
井斜角和井斜方位角是在随着井深而不
断变化的。既然在变化,就有变化快慢
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井眼曲率及其计算
第二套计算公式:
– 这是Lubinsky先生根据空间平面圆弧曲线推导的。 – 假定测段是斜面圆弧曲线,则测段的狗腿角γ:
co cso 1 cs o 2 ssi 1 s n i 2 c n os
– 式中 :
21
– 若用半角和平均角形式表达,则可得:
合方位角。
水平位移和水平长度是完全不同的概
视平移也可以定义为水平位
念。
移在设计方位线上的投影。
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井眼轴线在柱面图上的曲率
柱面图上的曲率:
– 垂直剖面图上的曲率:等于井斜角对 井深的一阶导数,以KH表示。正好等
于井斜变化率Kα。 d
KH dLK
– 水平投影图上的曲率:等于井斜方位 角对水平投影长度的一阶导数,以KA 表示。他与井斜方位变化率不同。
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井眼轨迹的基本参数
井斜角:
– 过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。 显然,井眼方向线与重力线 都是有向线段。井斜角表示 了井眼轨迹在该测点处倾斜 的大小。
– 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。
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其他井身参数
水平位移:简称平移,指轨迹上某点 至井口所在铅垂线的距离,或指轨迹 上某点至井口的距离在水平面上的投 影。此投影线称为平移方位线。水平 位移常以字母S表示。
平移方位角:指平移方位线所在的方
位角,即以正北方位为始边顺时针转
至平移线上所转过的角度,常以字母θ
表示。
视平移:有人称为投影位移,
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井眼轨迹的基本参数
磁偏角
– 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 位与正北分位并不重合而是有个 夹角,称为磁偏角。磁偏角又分 为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏 角指磁北方位线在正北分位线的 东面,西磁偏角指磁北方位线在 正北分位线的西面。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。换算的方法如下:
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