长庆大偏移距三维水平井设计与应用
长庆大偏移距三维水平井设计与应用
【摘要】长庆油田大规模部署水平井,水平井布井数量逐年增多,目前受区域开发地貌,布井方式及水平井工艺难度的影响,丛式井水平井组多由两口设计方位相反的水平井组成,丛式水平井开发还处于探索试验阶段。
通过应用nds软件进行三维剖面理论分析论证,施工方案制定,进行了阳平3、阳平5井进行试验,实钻优化轨迹施工,精细管理,两口三维水平井顺利完钻。
该技术实现了300m
偏移距1500米水平段水平井钻井,给长庆油田水平井开发设计提供了一个很好的依据及选择。
【关键词】大偏移距三维水平井丛式水平井轨迹控制
1 前言
2006年以来,长庆油田大力推广应用水平井钻井技术取得显著效果,水平井钻井速度和单井产量都有较大幅度提高,大大降低了综合开发成本,为继续提高单井产量、实现经济有效开发,继续探索三维水平水平井钻井技术,以适应长庆油田水平井开发趋势。
2011年进行了阳平1、阳平2井三开1500m水平段水平井实验,2012年在1500m水平段基础上进行大偏移距水平井实验。
阳平3、阳平5井就是该项目实验井位。
本文通过阳平3、阳平5井设计论证及施
工的成功,可作为后续三维井设计施工的依据及基础。
阳平3、阳平5井概况
阳平3、5井位于西峰地区西233井区,为典型的黄土高原地貌,沟壑纵横,梁峁相间。
黄土层厚80~100m,地表高差100~200m,地面海拔1036~1450m,平均1341m,改井场海拔1263m,设计方位345°,垂深1952.1m,靶区上下偏差2m,左右偏差20m,水平段16个靶点长1500m,偏移距300。
2 设计论证
阳平3、阳平5井设计前提是1500m水平段和300米偏移距情况下设计:2.1 靶前距优化
考虑大偏移距钻进磨阻较大和长水平段钻进,井眼曲率取值在
3-4°/30m,垂直靶前距为430-573m,靶前位移524-646m,考虑第一次进行大偏移距水平井施工,靶前位移选择600m,目的最大限度减少施工难度。
2.2 剖面优化设计
设计确定采用高造斜点,提前走偏移距同时最大井斜控制在20度以内,完成偏移距和扭方位施工;后续井段实现二维常规增斜轨迹控制的剖面设计思路。
3 施工难点分析
走偏以段井斜控制要求高,要确保该段施工井斜、方位、及位移参数控制与设计吻合,轨迹控制要求高。
大尺寸井眼增斜规律较少,钻具组合选择困难。
大尺寸井眼扭方位施工难度大,定向钻头选型困难。
定向钻进井段,井眼钻机液要求润滑性,和强的抑制性。
长水平段钻进钻具摩阻明显增加,钻具受力复杂,轨迹控制困难。
水平段增长,钻遇泥岩几率增多,垮塌严重,井下安全问题突出;
裸眼段长,钻具摩阻大,滑动效率低;
4 轨迹控制
4.1 直井段防碰轨迹控制
(1)钻具结构:311.2pdc*0.4+ф228l
z*8.04+ф203mwd*0.89+ ф203nmdc*9.16+ 631*410*0.5+ф
178dc*3*27.49+ф127dp(加厚)*48根+ф127dp+133kl。
(2)复合钻井与滑动钻进相结合,使用无线随钻仪器监控轨迹,滑动钻进控制方位在设计走偏移方位左右,防止绕障时轨迹与邻井有相碰趋势。
4.2 斜井段轨迹控制4.2.1?造斜稳斜段轨迹控制
该段目的是提前走部分偏移距,轨迹严格按照设计轨迹钻进。
实钻中庆平5井该段采用与设计方位夹角20度方位进行增斜走偏移钻进,该段施工顺利。
阳平3井严格按照设计,方位75度与水平段方位垂直,改段控制属于常规增斜稳斜控制,均顺利达到设计目的。
4.2.2?增斜段轨迹控制
阳平5井增斜段采用311.2钻头钻进,试验pdc钻头进行增斜,增斜率达不到设计要求,试验失败,后采用牙轮钻井完成该段施工,该井段平均机械钻速3.89 m/h,下入244.5mm技术套管至窗口。
阳
平5水平段完钻最大上提磨阻为25吨,同井场二开结构阳平4井最大磨阻32均顺利完钻,阳平3井考虑在扭完方位后下入技术套管,后续以215.9pdc钻头钻进,提高钻井速度,较少钻井投入成本。
该段采用上海中盟pdc钻头(m4666c),平均机械钻速14.85 m/h,有效提高了斜井段施工效率。
4.3 轨迹控制结果
阳平5井采用三开结构三维水平井以48.77天顺利完钻,较设计周期提前16.23天。
第二口超长水平段三开结构丛式水平井阳平3井,以24.58天成功完钻,较设计周期缩短了22天。
5 结论
(1)三维设计采用垂直靶前距500米左右,从整体减低斜井段狗腿度,最大限度的降低了施工难度。
(2)311.2mm井眼在扭方位井段狗腿度设计调整为2°/30m,有利于滑动控制,减少滑动段,提高钻井效率。
(3)虑该井组的轨迹要求,做到井组轨迹的优化,减少防碰难度。
同时要做好施工顺序的安排,来减少不必要的防碰问题,提高施工速度和质量。
(4)做好井下安全措施。
丛式三维水平井井身轨迹复杂,岩屑携带较为困难,施工中要保证钻井液性能,及时进行短起下作业来保证井下的安全。
(5)下步可采用该技术针对偏移距300米以上水平井进行设计试验,提高长庆油田技术竞争力和技术实力。
参考文献
[1] 王伟.三维型斜面圆弧井眼轨迹控制技术[j].石油钻采工艺,2007,29( 4): 10-12
[2] 苏义脑.水平井井眼轨道控制[m].北京:石油工业出版社,2000
[3] 韩志勇.斜面圆弧形井眼的轨迹控制新模式[j].石油钻探技术,2004,2:1-3。
大偏移距水平井轨迹设计方法研究
大偏移距水平井轨迹设计方法研究摘要:随着钻井技术特别是大偏移距水平井的不断发展,钻井的难度也不断增加,对钻井过程中的力学分析和计算要求越来越高。
由于大偏移距水平井需大幅度扭方位作业,加大了轨迹控制的难度,且钻具及套管受力较复杂,摩阻扭矩较大,水平段托压严重,易引发井下事故。
针对大偏移距水平井轨迹设计难点,本文通过对大偏移距水平井的定义进行阐述,分析了该类水平井的轨迹设计方法,对今后钻井工程设计及现场施工有一定的指导意义。
关键字:大偏移距;油田;钻井;水平井;大偏移距水平井的最大特点是水平位移大,裸眼段长,在斜井段的钻探过程中,不仅要增加井斜,还要对方位进行同步调整,极大地增加了钻柱和套管柱在井筒内的摩阻扭矩,严重制约了三维水平井的发展。
基于工厂化平台钻井模式普遍应用,水平井井眼轨迹逐渐往大偏移距方向发展。
一口井井眼轨迹的好坏很大程度上由井眼“狗腿”度决定。
“狗腿”度对摩阻具有很大影响,主要是因为在弯曲井段管柱的刚度效应明显增强,钻柱与井壁间的接触力增大,导致摩阻也随之增大。
一、大偏移距水平井定义三维水平井是指井口不在水平段方位线上的水平井,其井口到水平段方位线的垂直距离称为偏移距。
偏移距大于200m的三维水平井称为大偏移距三维水平井,偏移距介于100~200m的三维水平井成为中偏移距三维水平井,偏移距小于100m的三维水平井称为小偏移距三维水平井。
如图1所示,在水平投影图中,靶点A与靶点B构成的靶体与井口坐标O不共线,OD就是其偏移距。
OA是水平段的靶前位移,是AD实际有效靶前位移,大偏移距三维水平井在现场施工过程中主要参考有效靶前距AD、偏移距OD及垂深对实钻剖面进行优化,φ是水平井的设计方位角,φA、φB分别是靶点A、靶点B的闭合方位,φD为先期定向方位角。
图1 带靶前位移的大偏移距水平井概念描述图二、大偏移距水平井轨迹模型分析1、大偏移距水平井几何评价模型以往的水平井轨道设计优化及最优控制技术均是建立在数学或力学模型基础上,约束条件多、迭代次数多、计算复杂、无成形软件可供计算,对井眼轨迹实际可优化性及操作性不高。
大偏移距丛式水平井三维井眼轨迹设计方法研究
3 3 0 9 0 . 0 0 2 0 . 0 H D 2 7 0 . 0 O 2 9 8 9 . O 7 0 . O 0 4 3 4 1 0 . 6 1 4 9 . 1 2 3 3 7 . 2 3 3 2 5 8 . 1 9 4 . 1 5 5 3 4 9 3 . 0 3 4 9 . 1 2 3 3 7 . 2 3 3 3 1 2 . 1 2 0 . 0 0 6 3 7 4 0 . 6 9 8 9 . 9 4 3 4 4 . 0 1 3 3 9 7 . 0 0 5 . 0 O 7 4 6 7 0 . 5 7 8 9 . 9 4 3 4 4 . 0 1 3 3 9 8 . 0 0 0 . 0 0
1 5 0 0 . 0 0 2 0 . 0 O 2 7 0 . 0 0 1 4 9 4 . 9 5 2 . 4
2 7 2 2 . 3 0 4 4 . 4 6 2 8 5 . 3 1 2 7 0 0 . 6 5 6 . 0 0 3 5 0 2 . 1 4 4 4 . 4 6 2 8 5 . 3 1 3 2 5 7 . 2 6 0 . o 0 3 8 4 5 . 2 3 8 9 . 9 4 3 4 4 . 0 1 3 3 9 7 . 0 0 6 . 0 0 4 7 7 5 . 1 0 8 9 . 9 4 3 4 4 . 0 1 3 3 9 8 . 0 0 O . 0 0
二
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( 2 ) 大偏 移 距 水 平 井 需 要 提 前 定 向 调 整 轨 迹 。通 过 提 前 定 向 消耗 大部 分 偏 移 距 , 以 小井 斜 小 曲率 调 整 方 位 。
/
参 考文 献
[ 1 ] 罗玉金 ; 汪兴华 . 丛式井 的优快钻井技术 [ J ] . 重庆科技
长庆油田三维水平井固平26—24井施工技术
长庆油田三维水平井固平26—24井施工技术长庆油田三维水平井施工难度较大,主要存在是偏移距较长,定向段托压现象严重,严重制约着水平井的提速,进而增加了施工井的井下风险。
本文通过口井的施工过程,较好的解决了施工中存在的难点,为同一区块水平井的施工提供了借鉴意义。
标签:三维;偏移距;托压1 固平26-24井施工技术难点(1)本井造斜点267.5米,侧钻定向,偏移距较长。
防斜打直技术是保证上直段满足设计施工要求的基础。
若上直段位移偏大,或严重偏离设计线,将为下部施工造成很大困难,加大井身轨迹控制的难度。
因此,在施工中要采用合理的钻具组合及钻井参数,并加强对井斜的监测工作,若发现井斜角偏大或偏离设计线,应及时吊打或螺杆纠斜,确保井身质量。
(2)本井靶前位移503.96米,我们在施工开始前,根据上直段测斜数据,进行了优化,因靶前距较小,实际施工中充分把握好造斜率的实际情况,在定向施工中没有一个点狗腿度超标。
(3)本井地层研磨性比较高,下部地层不适合高转速,如果转速过高。
将加大对钻头及螺杆磨损严重,我们及时将五头转子螺杆换为七头转子螺杆,以增加扭矩降低转速,增加马达运行效率,降低马达磨损。
2 固平26-24井施工对策2.1 一开直井段0~230.45.00m(1)为了保证井身质量,开孔吊打,轻压钻进,逐渐加深后转入正常钻进,每钻完一个单根洗井2~3分钟,修整井壁。
(2)上部地层松软,钻时快,易垮塌,防止沉砂卡钻,接单根时要不断开转盘活动钻具。
(3)钻达设计井深后,加重泥浆维持井壁稳定,下套管前大排量循环洗井两周以上,进行短起下钻,确保井眼畅通,顺利下套管、固井。
(4)起钻投测电子多点,计算井眼轨迹数据。
2.2 二开上直段230.45m~265.22m(1)开眼要直,钻水泥与地层交界面时容易打斜,钻压一定要小,待钻铤全部进入新地层后再正常加压钻进。
(2)钻进时,要求送钻均匀,钻压和转速在设备能力允许范围内尽量按设计要求执行,不能猛增猛减。
三维平井与二维水平井深度解析
2017年12月三维平井与二维水平井深度解析吴农宣张艺宝田荣飞(川庆钻探工程公司长庆钻井总公司,陕西西安710018)摘要:水平井按照有无偏移距可分为常规二维水平井和空间三维水平井,两种水平井施工过程中钻井液要求相同,二增斜段之前根据井深结构不同,钻具组合略有不同,钻完井钻具及套管摩阻三维水平井略大,三维水平井在基础参数,设计思路和轨迹控制上和二维水平井有本质的区别,本文就单纯围绕三维水平井和二维水平井基础参数,设计及轨迹控制思路的区别进行深层解析。
关键词:三维;二维;水平井1设计及轨迹控制思路(1)二维水平井和三维水平井在轨迹设计上有明显不同,为便于说明问题,这里把偏移距比较小(30-50米之间)及直井段消偏井斜小于3度的水平井归结成二维水平井,小偏移距井和没有偏移距的井即二维水平井在设计思路上相似,区别在于需要在造斜点之前降斜,开始定向时方位容易到位,合水区块由于洛河存在大型漏失表层一般都需要封洛河,表层深根据地面海拔在600-800米不等,施工的井多为老区块调整井,防碰任务重,二开后直井段短且靶前距短等因素造成小偏移距井需要5-10度直井段消偏并走负位移如(固平26-30等),且靶前距短,这种井也归为三维水平井讨论范畴。
(2)二维水平井工程设计造斜点到目标靶区的垂深和靶前距的差值基本在30-50米。
基本设计思路为直井段+一增+稳斜段+二增,稳斜段用来调整造斜点到目标靶区的垂深和靶前距的差值。
轨迹控制过程中尽量贴合设计线。
2分井段思路(1)直井段及第一增斜段一趟钻:未取消中途电测之前设计思路采用双增剖面或单圆弧剖面,去除稳斜段,通过降低第一增斜段增斜率,提高第二增斜段增斜率满足PDC 造斜能力。
轨迹控制过程中在入窗井斜角满足83度以上,以及保证中测后二增增斜率能满足牙轮钻头增斜能力的前提下尽量欠井斜钻进,以实现一增多走垂深尽快达到中测标志层的目的。
(2)直井段到入窗一趟钻:取消中测后采取直井段走适当负位移并适当提高靶前距来实现斜井段一趟钻。
长庆油田储气库水平井大井眼钻井技术
长庆油田储气库水平井大井眼钻井技术
薛让平;石仲元;代长灵;杨光
【期刊名称】《天然气勘探与开发》
【年(卷),期】2015(038)003
【摘要】长庆油田储气库主要部署在榆林气田和靖边气田,水平井开发井眼尺寸大、井身结构复杂,钻探开发施工难度和风险较大.以长庆油田储气库首口大井眼水平井
榆37-2H为例,介绍了大井眼定向造斜、入窗轨迹控制技术的难点,对钻井施工过程及采取的有效技术措施进行了评述,提出对该类井的认识与建议.
【总页数】4页(P73-76)
【作者】薛让平;石仲元;代长灵;杨光
【作者单位】中国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司;中
国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司;中国石油天然气集
团公司川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司;中国石油天然气集团公司川庆钻探
工程有限公司长庆钻井总公司
【正文语种】中文
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3.吐哈油田雁木西大井眼盐膏层水平井钻井技术应用 [J], 班和;郭杨栋;牛晓宁
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李治君;刘克强
5.长庆油田小井眼超长水平段水平井钻井技术 [J], 王忠良;周扬;文晓峰;龙斌;丁凡;陈邵维
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长庆油田积极应用水平井钻井等新技术
长庆油田积极应用水平井钻井等新技术
石艺
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2009(31)6
【摘要】长庆油田开采的靖边、榆林、苏里格、米脂一子洲等气田,均属于典型的低渗、低压、低丰度、低流量气藏结构,多井低产现象在这里表现得尤为突出。
为了在有限的开发区域和气藏内实现对气田的高效开发,保证2015年长庆油田5000万吨油气当量宏伟目标的按期实现,近两年,长庆油田把提高单井产量作为高效开发大气田的首选目标,在大胆引入丛式井布井、
【总页数】1页(P47-47)
【关键词】长庆油田;水平井钻井;技术;应用;高效开发;大气田;油田开采;低产现象【作者】石艺
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE246;TE243
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浅谈水平井井眼轨迹控制技术在长庆油田的应用
浅谈水平井井眼轨迹控制技术在长庆油田的应用孙海峰何积鹏李刚肖春学(川庆钻探长庆钻井总公司陕西西安710018)摘要:随着全球对化石能源需求量的不断攀升,能源的开采开发方式研究受到了越来越多重视。
水平井在油田被誉为提高单井产量的“金钥匙”,具有在油层内穿行的距离长、泄油面积增大、单井产量高等一系列优点,其投入产出比在多种井型中占有明显的优势,正不断探索用于低渗透气田的开发研究。
井眼轨迹控制技术作为水平钻井整套技术的关键环节,是提升勘探开发质量的突破口和切入点,在长庆油田乃至全国各个油田有着深刻的应用。
关键词:水平井;低渗透油气藏;水平井井眼;轨迹控制随着现代钻井过程中井斜角不断增加,常规定向井向大斜度井直至水平井发展,在这个过程中重力因素逐步转变为干扰钻井施工的因素,如井斜角的增加导致起下钻、施加钻压的困难;固相从钻井液和水泥浆中析出的可能性增加,提高了卡钻和其它井下事故的可能性等。
这就要求水平井在井身设计、井眼轨道控制等各个技术环节的设计必须具有与传统定向井不同的特殊性。
一、水平井井眼轨迹控制的难点与普通定向井相比,水平井的井眼轨迹控制技术既有类似,同时差异也很显著,体现了水平井轨迹控制技术的难度所在。
(1)井眼中靶要求更高:水平井的靶体通常可以描述为一个以矩形窗口为前端、呈水平或近似水平的长方体,或者形状相近的几何体,这就要求井眼在三维情况中靶,井眼轨迹不仅要进入靶窗而且还要防止由于水平段钻进过程中造成的脱靶。
(2)摆放工具面角困难:随着水平井斜井段的延伸,由于摩阻的增大,钻具在井眼中转动更加困难,因此增加了工具面角摆放的难度。
(3)钻井过程控制难度大:由于地质未知性、造斜工具受井斜角影响等客观因素的影响,水平井的井眼轨迹控制难度较大。
二、影响水平井井眼轨迹的因素1.地质构造条件。
从造斜段到水平段,实控井眼轨迹要钻遇诸多地质情况,进而造斜率出于变化之中。
由于造斜点处地层相对松软不易起井斜以及穿越坚硬的油盖层导致增斜幅度过大,井斜和方位变化率控制难度较大。
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2 设计论证阳平3、阳平5井设计前提是1500m水平段和300米偏移距情况下设计:2.1 靶前距优化考虑大偏移距钻进磨阻较大和长水平段钻进,井眼曲率取值在3-4°/30m,垂直靶前距为430-573m,靶前位移524-646m,考虑第一次进行大偏移距水平井施工,靶前位移选择600m,目的最大限度减少施工难度。
大位移井优化设计与应用的开题报告
大位移井优化设计与应用的开题报告开题报告1. 课题背景随着我国油气资源的开发和对能源需求的不断增长,井下工程的重要性和紧迫性不断提高。
其中,大位移井设计是井下工程中的一个重要环节,对于提高采油效率和井下工程的稳定运行至关重要。
然而,目前国内外关于大位移井设计的研究还比较少,缺乏系统性和针对性。
因此,本研究将从大位移井的优化设计和应用两个方面进行探讨,旨在提高井下工程的效率和稳定性,为我国油气资源的开发做出贡献。
2. 研究内容2.1 大位移井优化设计大位移井的设计涉及到多个方面,包括井深、井径、套管长度和质量、水泥环质量等等。
本研究将综合上述因素,通过计算机模拟和实地调查等方法,对大位移井的优化设计进行研究和探讨。
旨在寻找最优的设计方案,提高井下工程的效率和稳定性。
2.2 大位移井应用研究本研究将选取多个实际工程案例,对大位移井的应用进行研究和分析。
包括井下环境、地质条件、压力、温度等因素的影响,以及井下操作技术、材料的选择等方面的优化。
旨在总结出大位移井应用的经验和规律,为井下工程提供参考。
3. 研究方法本研究将采取计算机模拟和实地调查相结合的研究方法。
对于大位移井的优化设计,将利用有限元分析和数学模型等方法进行计算和模拟;对于大位移井的应用研究,将采取实地调查和数据分析等方法进行研究和探讨。
4. 预期成果本研究将总结出大位移井优化设计和应用的经验和规律,并验证其有效性和可操作性。
提出更加合理和有效的设计方案和应用策略,为井下工程的提高效率和稳定运行做出贡献。
5. 计划安排本研究计划分为3个阶段,具体安排如下:第1阶段(1-2个月):文献综述和理论研究。
对国内外关于大位移井设计和应用的专业文献进行综述和分析,并进行理论研究和探讨。
第2阶段(3-6个月):计算机模拟和实地调查。
采用计算机模拟方法进行大位移井的优化设计,并在实际工程中进行调查和采集数据。
第3阶段(6-9个月):数据分析和成果总结。
对采集到的数据进行分析和总结,并提出更加合理和有效的设计方案和应用策略。
苏里格致密气大偏移距三维水平井设计优化及配套技术综述
苏里格致密气大偏移距三维水平井设计优化及配套技术综述摘要苏里格致密气大偏移距三维水平井技术的成熟为长庆气田减少井场征地、减少环境污染取得显著效果。
目前长庆气田已经实现了最大偏移距766m等多项指标。
为大井组布井打下了坚实基础。
三维水平井可转化为两个二维水平井方式设计和实施:先小井斜扭方位,将偏移距完成后增斜。
其受力分析比相同条件下二维水平井复杂得多,造成摩阻增加及套管下入问题是设计、施工关注的重点。
关键词大偏移距;三维井;受力分析;套管下入分析;一次上返前言受成本、工具限制,目前长庆三维水平井普遍采用转化为两个二维水平井方式设计和实施。
根据偏移距不同,适度提高造斜点,通过限定初始井斜、造斜率、微调等方式,实现小井斜扭方位走偏移距,后增斜入窗进水平段,这种设计对工具要求不高,现场易实施。
从立体图可看出:三维剖面既扭方位,又增井斜,造成的摩阻增加和套管能否顺利下入是设计和施工关注重点[1]。
1 大偏移距三维水平井剖面优化1.1 三维与二维水平井受力对比分析假定在相同井身结构、钻具组合、相同靶前距350米、垂深2300米、水平段1200米、相同全角变化率条件下,对比0米和500米偏移距受力分析。
从以下斜井段和水平段的受力分析数据可以看出:相同条件下的三维井的受力较之二維井的受力状况更加复杂,总体而言无论在斜井段还是水平段都会导致摩阻增加、扭矩增大。
1.2 相同造斜点、不同全角变化率相同全角变化率、不同造斜点受力对比分析可以看出:选取相同全角变化率,提高造斜点使得起钻摩阻略有下降、而滑动摩阻和侧向力却增加。
滑动摩阻增加、侧向力过大会造成套管局部磨损严重,形成键槽卡钻等复杂情况。
大三维水平井由于消除偏移距需要,可适度提高造斜点,但过度提高造斜点会使得钻具受力更加复杂,并不利于现场实施。
造斜点高使得定向容易(起下钻和测量快,容易定准,进尺快,动力钻具工作时间短);上部地层软,形成的键槽软,易破坏掉;用较小的井斜获得的位移大。
