Landmark鉆井軟件的使用(技術員課件).ppt

Landmark鉆井軟件的使用 鉆井工程技術研究院2015年07月 技術員培訓課件3 3 1 講授內(nèi)容 一 Landmark鉆井軟件介紹 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 三 Compass鉆井模塊的應用 蘭德馬克公司開發(fā)的Landmark鉆井一體化軟件 以其操作靈活 功能強大 數(shù)據(jù)共享便利等特點而成為時下最為流行的綜合性軟件 版本分96版 98版 2000版 2003版 R5000版等 鉆井模塊分Compass Wellplan CasingSeat StressCheck Profile Openwells WellCat WellCost 3DDrillVeiw等 是各外資技術服務公司如Halliburton Schlumberger和BakerHughes等最為常用的一款鉆井軟件 為滿足油田水平井公司未來發(fā)展需要 加強與國際鉆井的接軌力度 進一步提升專業(yè)化公司的鉆井及設計水平 今年下半年引進了LandmarkR5000版 Compass Wellplan鉆井模塊 一 Landmark鉆井軟件介紹 講授內(nèi)容 一 Landmark鉆井軟件介紹 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 三 Compass鉆井模塊的應用 在石油鉆井工程中 我們經(jīng)常會遇到如下定位描述方式 從井口沿北偏東48 6 水平距離540米的地方 平臺中心位于東經(jīng)89 23 25 北緯89 04 42 靶區(qū)的大地坐標X 3262472 71m Y 18603355 91m等 這些定位方式都是根據(jù)不同的需要 采用不同的坐標系所描述的 對于鉆井工程的設計人員和現(xiàn)場工程技術人員 正確理解這些坐標系和定位的表示方法是非常重要的 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地球是一個橢球體 兩極稍扁 中間略鼓 地球自轉軸線與地球橢球體的短軸相重合 并與地面相交于兩點 這兩點就是地球的兩極 北極和南極 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 地理坐標 設橢球面上有一點P 如左圖 通過P點作橢球面的垂線 稱之為過P點的法線 法線與赤道面的交角 叫做P點的地理緯度 簡稱緯度 以字母 表示 緯度從赤道起算 在赤道上緯度為0度 緯線離赤道愈遠 緯度愈大 至極點緯度為90度 赤道以北叫北緯 以南叫南緯 過P點的子午面與通過英國格林尼治天文臺的子午面所夾的二面角 叫做P點的地理經(jīng)度 簡稱經(jīng)度 用字母 表示 國際規(guī)定通過英國格林尼治天文臺的子午線為本初子午線 或叫首子午線 作為計算經(jīng)度的起點 該線的經(jīng)度為0度 向東0 180度叫東經(jīng) 向西0 180度叫西經(jīng) 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 地理坐標 地面上任一點的位置 通常由經(jīng)度和緯度來確定 經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交 相交為90度 的曲線 這兩組正交的曲線構成的坐標 稱為地理坐標系 例如北京在地球上的位置可由北緯39 56 和東經(jīng)116 24 來確定 地理坐標是一種球面坐標 由于地球表面是不可展開的曲面 也就是說曲面上的各點不能直接表示在平面上 因此必須運用地圖投影的方法 建立地球表面和平面上點的函數(shù)關系 使地球表面上任一點由地理坐標 確定的點 在平面上必有一個與它相對應的點 X Y 投影在平面上的點 就用大地坐標表示 地圖投影的方法很多 在中國國內(nèi) 目前主要使用高斯 克呂格投影 橫軸墨卡托投影 而國外用的最多的是UTM投影 全球橫軸墨卡托投影 除此之外 還有蘭勃特投影 墨卡托投影等 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 大地坐標 地圖坐標 網(wǎng)格坐標 目前的各種投影方法 普遍采用等角投影換算 因此將球面坐標投影到平面以后 網(wǎng)格線在南北兩極收斂于極點 如圖 這樣就導致了在該坐標上的不同的位置 真北與網(wǎng)格北 GridNorth 存在夾角 即子午線收斂角 在地圖投影中 經(jīng)緯線長度并非都是按照同一比例縮小的 這表明地圖上的長度會發(fā)生變形 因此即使在同一個投影帶 不同的位置 子午線收斂角不同 變形比例系數(shù)也不同 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 大地坐標 地圖坐標 網(wǎng)格坐標 在鉆井工程中 出于使用方便的考慮 經(jīng)常要使用以井口為原點的相對坐標 即以井口為原點的笛卡爾坐標 X軸為北坐標 方向與方位參考基準相同 一般為網(wǎng)格北 GridNorth 即大地坐標的北 或真北 TrunNorth Y軸為東坐標 指向東向 與北坐標垂直 以井口為起點 北為正 南為負 東為正 西為負 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 相對坐標 相對井口的極坐標原點也為井口 同相對坐標的定義類似 只是用極坐標 閉合距和閉合方位 的形式描述空間坐標點 相對坐標和極坐標的方位參考是相同的 因此 如果系統(tǒng)中所采用的方位參考為大地坐標北 GridNorth 北坐標即指向該方向 極坐標的方位也為大地坐標方位 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 坐標系 極坐標 在數(shù)學中 投影的含義是指建立兩個點集間一一對應的映射關系 同樣 在地圖學中 地圖投影就是指建立地球表面上的點與投影平面上點之間的一一對應關系 地圖投影的基本問題就是利用一定的數(shù)學法則把地球表面上的經(jīng)緯線網(wǎng)表示到平面上 地圖投影的方法很多 用不同的投影方法得到的經(jīng)緯線網(wǎng)形式不同 在中國陸上 目前主要使用高斯 克呂格投影 橫軸墨卡托投影 而國外用的最多的是UTM投影 全球橫軸墨卡托投影 除此之外 還有蘭勃特投影 墨卡托投影等 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地圖投影 高斯 克呂格投影 在英美國家稱為橫軸墨卡托投影 高斯克呂格投影的中央經(jīng)線長度比等于1 在6度帶內(nèi)最大長度變形不超過0 14 子午線收斂角在 3度內(nèi) 美國所采用的全球橫軸墨卡托投影 UTM 是橫軸墨卡托投影的一種變型 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地圖投影方法 高斯 克呂格投影 投影分帶 6度帶 是從0度子午線起 自西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶 全球分為60帶 各帶的帶號用自然序數(shù)1 2 3 60表示 即以東經(jīng)0 6為第1帶 其中央經(jīng)線為3E 東經(jīng)6 12為第2帶 其中央經(jīng)線為9E 其余類推 3度帶 是從東經(jīng)1度30分的經(jīng)線開始 每隔3度為一帶 全球劃分為120個投影帶 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地圖投影方法 高斯 克呂格投影 高斯 克呂格投影下的坐標系 中央經(jīng)線為X軸 赤道為Y軸 兩軸的交點為坐標原點 X坐標值在赤道以北為正 以南為負 Y坐標值在中央經(jīng)線以東為正 以西為負 Y坐標在中央經(jīng)線以西為負值 運用起來很不方便 為了避免Y坐標出現(xiàn)負值 將各帶的坐標縱軸西移500公里 即將所有Y值都加500公里 由于采用了分帶方法 各帶的投影完全相同 因此在每個帶中都存在相同的大地坐標值 為使用方便規(guī)定 在Y值前 需冠以帶號 如大地坐標X 3262472 71m Y 18603355 91m 18即為帶號 正因為高斯 克呂格投影的坐標值中包含了帶號 因此在全球范圍內(nèi)坐標值是唯一的 用戶在使用時可以無需指定該坐標所處的坐標帶和中央經(jīng)度 在國外采用的橫軸墨卡托投影坐標中 一般不將帶號加到Y值前 因此用戶在進行轉換的時候 必須指定該坐標所處的投影帶 UTM投影全稱為 通用橫軸墨卡托投影 美國于1948年完成這種通用投影系統(tǒng)的計算 與高斯 克呂格投影相似 該投影角度沒有變形 中央經(jīng)線為直線 且為投影的對稱軸 在6度帶內(nèi)最大長度變形不超過0 04 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地圖投影方法 UTM投影 投影分帶 UTM投影分帶方法與高斯 克呂格投影相似 不過是自西經(jīng)180 起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶 將地球劃分為60個投影帶 高斯 克呂格投影的第1帶是UTM的第31帶 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 地圖投影方法 UTM投影 UTM投影下的坐標系 UTM投影按分帶方法各自進行投影 故各帶坐標成獨立系統(tǒng) 以中央經(jīng)線 L0 投影為縱軸X 赤道投影為橫軸Y 兩軸交點即為各帶的坐標原點 為了避免橫坐標出現(xiàn)負值 UTM北半球投影中規(guī)定將坐標縱軸西移500公里當作起始軸 而UTM南半球投影除了將縱軸西移500公里外 橫軸南移10000公里 正因為如此 不但在每個帶中都存在相同的大地坐標值 而且在同一帶中的南北半球 也存在相同的大地坐標值 因此 在進行UTM投影計算時 必須指定坐標所在投影帶和南北半球 或者換個角度考慮 將南北半球也分算為不同的投影帶 全球就有120個UTM投影帶 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 方位參考 方位角 在定向井設計中是個基本概念 在以井眼軌跡上任一點為原點的平面坐標系中 以通過該點的正北方向線為始邊 按順時針方向旋轉至該點處井眼方向線在水平面上的投影線為終邊 其所轉過的角度稱為該點的方位角 根據(jù)定義 方位角表示的應是如圖所示的角度 很明顯 當采用不同的 北 的時候 方位角是不同的 因此 如果要唯一確定某一點的方位角的值 必須要指明所采用的 北 是哪個 北 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 方位參考 目前在石油工程領域 用到的 北 有 真北 磁北和坐標北 真北 為地理北極的方向 在地球表面的任何一點 與北極點連線的方向即為真北方向 磁北 為地磁北極的方向 即地球表面的任何一點磁羅盤所指的方向 坐標北 即大地坐標縱軸方向 也稱 地圖北 或 網(wǎng)格北 是地圖投影平面的縱軸方向 因此這個 北 是根據(jù)不同的地圖投影方式而確定的 左圖所示的僅為三個 北 向之間關系的一種情況 但可以完整地表示三者之間的關系 磁北與真北之間的夾角為磁偏角 真北與坐標北之間的夾角為子午線收斂角 磁北與坐標北之間的夾角 有定義為磁坐偏角 可以通過磁偏角和子午線收斂角計算出來 北 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 方位參考 方位參考采用不同的 北 方位角表示的意義是不同的 例如 磁性測斜儀的方位參考為磁北 因此測出的為磁方位 陀螺測斜儀的方位參考為真北 因此測出的為真方位 而在鉆井地質設計和工程設計中 經(jīng)常會采用坐標北作為方位參考 因此采用的是坐標北方位 方位 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 方位參考 根據(jù)磁偏角的定義 相對于真北 磁北東偏 磁偏角為 西偏為 根據(jù)子午線收斂角的定義 相對于真北 坐標北東偏 子午線收斂角為 西偏為 坐標方位與磁方位角之間的轉換 Am 坐標方位與真方位角之間的轉換 A 真方位與磁方位角之間的轉換 A Am 方位修正 講授內(nèi)容 一 Landmark鉆井軟件介紹 二 Compass坐標系統(tǒng)與定位 三 Compass鉆井模塊的應用 三 Compass鉆井模塊的應用 單位設置UnitEditer 點擊Utilities下拉菜單 選擇Units 點擊Files 選擇open 出現(xiàn)圖1所示界面 可根據(jù)用戶要求選擇English 英制單位 si 公制單位 另外 點擊edit可進行小數(shù)點的定義 如小數(shù)點后保留3位數(shù)字等 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 根據(jù)對話框輸入必要的文字或者數(shù)據(jù) 密碼設置防碰設置分離警告設置數(shù)據(jù)計算方法優(yōu)選 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 分離警告設置 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 防碰方法選擇 水平面掃描法 水平面掃描是指在掃描井軌跡上任一井段按需要的精度間距 截取許多水平截面 求相關鄰井與此水平面的截點坐標 然后在各個水平截面上以掃描點為圓心 作極坐標圖 在圖上對掃描點與鄰井同一垂深點的相互距離和方位進行分析的方法 相比于本文前述的兩種掃描方法 平面距離掃描方法最為簡單 但由于誤差較大 因此常用于直井段以及井斜較小情況下的掃描計算 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 防碰方法選擇 法面掃描法 法面掃描是以掃描井軌跡上任一掃描點 作一垂直于井眼軌跡軸線的平面 即法面 然后計算該平面與周圍相關鄰井井眼軌跡在三維空間中的截點座標 截點到掃描點的相對距離和相對方向 即是掃描井在這一掃描點上與周圍相關鄰井在法面上的相互關系 主要應用于有一定井斜 方位差異不大相鄰兩井距離的掃描 如比較實鉆軌跡與設計軌跡之間的偏離程度 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 在井斜角較大時 對于同方向井 用法面掃描法 對于異方向的井 用水平面掃描法 這是因為 在對同方向井掃描時 法面法計算出的井距 通常比平面法計算出的井距小 而在對異方向井掃描時 平面法計算出的井距 通常比法面法計算出的井距小 三 Compass鉆井模塊的應用 建立公司NewCompany 防碰方法選擇 最小距離掃描法 最小距離法是以參考點為球心 做半徑不同的無數(shù)同心球 其中與對比井剛好接觸的球的半徑即為兩井最近距離 也稱為掃描半徑的方法 這種方法較多的應用于鄰井防碰以及救援井中靶的掃描計算 三 Compass鉆井模塊的應用 Surveytools 測斜工具 見上圖所示 因關系到叢式井的防碰掃描的結果和測量結果的系統(tǒng)橢圓誤差 較為重要 例如 ESS多點測斜數(shù)據(jù) 在shortname一欄中填寫 ESS Description一欄里填寫DDDC 使Systematic Error圓圈返黑然后點擊進入Coefficients 誤差系數(shù) 共有6項 至少填寫2項內(nèi)容 即 井斜和方位測量誤差 這些誤差可在ESS MWD LWD Single short測量精度手冊查出 最后點擊Add 添加 按鈕 同理如測量方式改為MWD或LWD 進行編輯后按Add鍵完成此任務 建立公司NewCompany 三 Compass鉆井模塊的應用 Wellpathtypes 井的類型 勘探井 Exploration 開發(fā)生產(chǎn)井 Development 水平井 Horizontalwell 三段制定向井 Slant 等等 建立公司NewCompany 三 Compass鉆井模塊的應用 建立新油田NewField 投影方法 算法 投影帶的選擇垂深參考基點選擇參考北選擇地磁模型的選擇 三 Compass鉆井模塊的應用 建立新井場NewSite 在MapCo ordinates對話框內(nèi)輸入井口坐標磁偏角與收斂角的計算 三 Compass鉆井模塊的應用 輸入高程Elevation 一般在Datum欄里輸入RT RotaryTable 轉盤面 在Elevation 高程 欄里輸入轉盤面相對于海平面的高度 當?shù)睾０胃叨?鉆機補心高度 949 51 在RigName里輸入鉆機號 三 Compass鉆井模塊的應用 靶點編輯TargetsEditer 靶垂深及參考平面的輸入靶坐標的輸入Local 直接輸入北投影 東投影Map 輸入網(wǎng)格坐標Geographic 輸入經(jīng)緯度Polar 輸入閉合距和投影方位Leaseline 輸入離規(guī)定租賃邊界的北 東坐標靶框編輯5種形狀 Point 點 Circle 圓 Ellipse 橢圓 Rectangle 矩形 Polygon 多邊形 三 Compass鉆井模塊的應用 建立新井NewWell 三 Compass鉆井模塊的應用 Pathtype一欄中 按下拉條查找該井類型 如Horizontalwell Ref Datum一欄中 按下拉條去選擇相應的高度參考基點 VerticalSectionOrigi一般選擇slotVerticalSectionAngle一般輸入設計方位 建立新軌跡NewWellpath 三 Compass鉆井模塊的應用 點擊下方ALLOC進行分配 Allocatetargetstothecurrentwellpath 選中一項按Add進行添加 這樣就把井場的目標分配給特定的軌跡 靶點分配AllocateTargets 三 Compass鉆井模塊的應用 在此對話框中 Length1stHold欄輸入造斜點 BuildRate欄輸入造斜率 MaximumAngleHold欄輸入最大井斜角 Lengthof2ndHold欄輸入第二穩(wěn)斜段長 右邊Target下拉欄中可以選擇靶點 單擊計算按鈕計算 單擊OK按鈕確認 否則單擊CANCEL按鈕取消 軌跡設計Planning 2DJ形井設計 直 增 穩(wěn) 三 Compass鉆井模塊的應用 1stHoldLength欄輸入第一造斜點 1stBuildRate欄輸入第一次的造斜率 MaximumAngleHold欄輸入最大井斜角 2ndHoldLength欄輸入第二穩(wěn)斜段長 右邊Target下拉欄中可以選擇靶點 2ndBuildRate欄輸入第二次造斜率 FinalInclination欄輸入最終井斜角 FinalHold欄輸入最終穩(wěn)斜段長 軌跡設計Planning 2DS形井設計 直 增 穩(wěn) 降 穩(wěn) 三 Compass鉆井模塊的應用 點擊MD按鈕 輸入井斜 方位變化率及斜深 點擊TVD按鈕 輸入井斜 方位變化率及垂深 或選擇靶點 點擊INC按鈕 輸入井斜 方位變化率及所需井斜值 點擊AZ按鈕 輸入井斜 方位變化率及所需方位值 點擊TANG按鈕 輸入井斜 方位變化率并輸入一個點的值 或選擇靶點 點擊POINT按鈕 輸入點的值或選擇靶點 點擊ONLNEBY按鈕 輸入一個基準垂深然后輸入點的值或選擇靶點 點擊ALIGMBYINC按鈕 基本同ONLNEBY功能 但需輸入井斜 方位變化率 軌跡設計Planning 3D分段設計 井斜 方位變化率 三 Compass鉆井模塊的應用 點現(xiàn)的對話框基本與上面的對話框相同 只是井斜 方位欄變成了工具面 狗腿欄 使用方法同上面一樣 軌跡設計Planning 3D分段設計 工具面 狗腿變化率 3DS形井設計 在此對話框中 可以定義狗腿 垂深或穩(wěn)斜段長 選擇1 和2 靶點 單擊計算按鈕 將按定義的數(shù)據(jù)穿過二靶點 單擊OK按鈕確定 同時 還可以定義2 靶點結束時的井斜 方位 三 Compass鉆井模塊的應用 在此對話框中 首先在Method下拉欄中選擇設計方法 CureOnly設計時僅單獨考慮各靶點 CureHold設計時將考慮進入下一個靶點的井斜方位 每段將有兩次彎曲 Optimum Align設計時盡量使后兩靶點連成直線 需確定狗腿嚴重度 BestFitLine設計時按最佳 最短 曲線計算 然后將需要設計的靶點添加到右邊的列表中并在SortBy選項欄中選擇靶點按加入位置 順序或倒序排列 軌跡設計Planning 3D多靶點設計 三 Compass鉆井模塊的應用 填入水平段的井斜 方位 輸入狗腿 垂深或斜深 或者直接選擇靶點 確定靶區(qū) 單擊計算按鈕計算 單擊OK按鈕確認 軌跡設計Planning 著陸設計 三 Compass鉆井模塊的應用 定向井鉆進中 需要實時對井眼軌跡進行監(jiān)測 根據(jù)由測量工具提供的已鉆井眼的測量數(shù)據(jù) 一般為某一深度時的井斜 方位的值 利用COMPASS中提供的SURVEY的功能 可以計算出該點的垂深 東 北位移 狗腿度等數(shù)值 監(jiān)控實鉆軌跡 并可對軌跡趨勢進行預測和計算 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 在菜單欄上單擊Survey選項 單擊NewSurvey 在此對話框中 Survey欄中填入實測數(shù)據(jù)名 Description欄輸入對此數(shù)據(jù)的描述 可不填 Company欄填入公司名 可不填 Engineer欄填入工程師名 可不填 StartDate欄輸入日期 可單擊Today按鈕 實鉆數(shù)據(jù)創(chuàng)建 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 Tie onPoint選項欄中 User為將自定義的點作為起始點 FromWellhead為以井口作為起始點 FromSurvey為從一個已知測點開始 SurveyCalculationmethod下拉欄中選擇計算測量值所采用的計算方法 一般選擇最小曲率法 MinimumCurvature 實鉆數(shù)據(jù)創(chuàng)建 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 在此屏幕中 數(shù)據(jù)攔可以輸入實測得到的數(shù)據(jù) 輸入斜深 井斜和方位 回車后自動計算 單擊數(shù)據(jù)欄的行號 此行變黑 這時用鍵盤上的Insert和Delete鍵任意添加和刪除 第一行不能刪除 當前深度值必須大于前一點的值 數(shù)據(jù)欄中如沒有輸入數(shù)值而回車 會自動按前兩行的變化量輸入數(shù)值 若計算出的狗腿值大于確定的最大狗腿值時被顯示為紅色 實鉆數(shù)據(jù)編輯 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 選擇UserDefinedProjection CurveOnly欄 如選中此欄 首先定義以斜深還是以垂深來預測 其次可自定義井斜 方位變化率 狗腿度 工具面或定義以前N個點的趨勢來預測 參數(shù)選定后 單擊計算按鈕在數(shù)據(jù)欄中將顯示預測的計算結果 預測 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 選擇ProjecttoTarget PlanorFormation欄后 先選擇預測到靶點還是到一個設計的點 然后在Use選項欄中選擇預測方式 Curve曲線 Curve Hold彎曲 穩(wěn)斜 OptimumAlign最佳彎曲 穩(wěn)斜 彎曲 參數(shù)選定后 單擊計算按鈕在數(shù)據(jù)欄中將顯示預測的計算結果 預測 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 選擇Landing按扭后 用戶可以以圖形的方式進行軌跡預測 在TargetView對話框中 可以用鼠標在圖示框中任意位置點擊 坐標欄中將顯示點擊位置的坐標 此時預測對話框的數(shù)據(jù)欄中顯示該點的全部數(shù)據(jù)值 上圖顯示的為井斜剖面的靶點區(qū) 點擊按鈕 將顯示為方位剖面靶區(qū) 用法同上所述 井斜和方位剖面圖示可結合使用 預測 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 掃描設置 在此對話框中 InterpolateBy選項中選擇以斜深還是以垂深為間隔 可以選擇全井掃描或定義深度范圍 Interval欄中輸入間隔距離 在LimitResultsby選項欄中選擇ScanRadius 掃描半徑 或RatioFactor 比例因素 并填入相應的數(shù)值 單擊OK按鈕確認 防碰 掃描設置 軌跡處理Survey 三 Compass鉆井模塊的應用 鄰井選擇 單擊OffsetWells 在Filtering選項中選擇過濾方式為ByType 由類型 類型選擇見WellpathT