定向鉆井測斜計算課件

1、定向井的測斜計算測斜計算概述；關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定；測斜計算方法；測斜計算方法的對比與選擇；測斜計算結(jié)果的常規(guī)繪圖；井眼軌跡質(zhì)量的評定；測斜計算概述計算的依據(jù)：測斜數(shù)據(jù)（，L）計算的內(nèi)容：測段計算：D， S， N， E，K，共計五項。測點計算：D，S，N，E，A，V，共計七項。計算的意義：指導(dǎo)施工：將計算結(jié)果繪圖，及時掌握軌跡發(fā)展的趨勢，及時采取有效措施；資料保存：井眼軌跡的數(shù)據(jù)，是一口井的最重要數(shù)據(jù)之一，對鉆井、采油、修井、開發(fā)，都有重要意義。以下講課種，S代表水平投影長度，A代表水平位移；直角坐標與極坐標的互換根據(jù)A和，求N和E ：根據(jù)N 和E ，求A 和 ：當(dāng) N 0時：當(dāng) N 0

2、時： =90當(dāng)N =0且E 0時：=270注意：如果計算出來的360o，則360o變成小于360o；測斜計算概述計算方法的多樣性來源于測段形狀的不確定性。經(jīng)過測斜，人們只知道一個測段的兩個端點處的有關(guān)參數(shù)（井斜角、井斜方位角和井深），對兩端點之間的測段形狀則一無所知。一無所知，無法計算，要計算，只好假設(shè)。假設(shè)不同，則計算方法不同。假設(shè)相同時，對數(shù)據(jù)的處理不同，也形成不同計算方法；有人將別的方法進行某種簡化，也會得到新的計算方法；常見的、基本的、有價值的計算方法，有八種。以下講課種，S代表水平投影長度，A代表水平位移；關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定測斜計算方法：我國鉆井專業(yè)標準化委員會制定的標準規(guī)定

3、，使用圓柱螺線法或最小曲率法。對測斜計算數(shù)據(jù)的規(guī)定：1. 測點編號：自上而下，第一個井斜角不 為零的測點為第1 測點，i=1,2,3, 至n 2. 測段編號：自上而下編號，第i-1個測點與第i 個測點之間所夾的測段為第i 個測段3. 第1測段,應(yīng)該是第0測點和第1測點之間的測段4. 第測點：沒有連接點時，要規(guī)定第測點: 0=0 ; L0=L1-25m ; 0=1 ;關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定5. 用于計算全井軌跡的計算數(shù)據(jù)必須是多點測斜儀測得的數(shù)據(jù)6. 磁性測斜儀測得的方位角數(shù)據(jù)，須根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)年的磁偏角，進行校正7. 測點中若有一測點井斜角為零，則該點方位角等于相鄰測點的方位角8. 方位角變化

4、，在一個測段內(nèi)不超過180。若方位角增量大于180,應(yīng)按反轉(zhuǎn)方向計算。關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定8. 方位角變化值，在一個測段內(nèi)不超過180。若方位角增量大于180,應(yīng)按反轉(zhuǎn)方向計算。c=?c=?關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定當(dāng)1=250，2=2150，當(dāng)1=3550，2=150，當(dāng)1=2850，2=950，c=329.50c=250當(dāng)1=3000，2=600，則=-1700c=-600則：=200c=50則=1700c=100則=1200c=00關(guān)于測斜計算問題的若干規(guī)定9. 還有一種更特殊的情況：一個測段內(nèi)，方位角增量正好等于180。這種情況應(yīng)該按照+180o，還是-180o，這牽扯到井眼軌跡

5、的旋轉(zhuǎn)方向問題，需要規(guī)定。但標準化委員會尚未對此做出規(guī)定。做出規(guī)定的必要性：例如：1=45o，2=225o。若=1800，則c=1350；若=-1800，則c=3150；應(yīng)根據(jù)上測段的方位角變化趨勢判斷其符號 ：上測段若是順時針旋轉(zhuǎn)，則本測段也按照順時針處理；上測段若是反時針旋轉(zhuǎn)，則本測段也按照反時針處理；定向井軌跡計算的原理1. 從已知點開始：已知點就是第0測點；已知第0測點的坐標位置。2. 根據(jù)已知點坐標，計算相鄰下測點的坐標：先計算測段增量；再把增量值加到上測點坐標中，即可得到下測點坐標；依此類推；測斜計算的一般過程：先進行測段計算：算出D， S， N， E，K，。由于井眼曲率K的計算，

6、所有方法均采用同一公式，所以方法不同，只是D， S， N， E四個參數(shù)的計算公式不同。在測段計算的基礎(chǔ)上，進行測點計算。不管那種方法，測點計算所用公式都是一樣的。測點計算的其他公式：(N20)以下各種不同方法，僅僅在于D， S， N， E四個參數(shù)的計算公式不同。式中的0是該井原設(shè)計方位角。測斜計算方法正切法正切法又稱下切點法，下點切線法。假設(shè)：測段為一直線，方向與下測點井眼方向一致。所有方法中最簡單的，計算誤差最大的。測斜計算方法平均角法平均角法又稱角平均法。假設(shè)：測段為一直線，其方向為上下兩側(cè)點處井眼方向的“和方向”，即方向的矢量和。式中：測斜計算方法平衡正切法假設(shè)：一個測段分為兩段，各等于

7、測段長度一半的直線構(gòu)成的折線。這種方法在國外用的比較多。測斜計算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)曲率半徑法的來源：1968年，美國人G.J.Wilson提出了曲率半徑法。假設(shè)測段為一圓滑曲線，該曲線與上下二測點處的井眼方向相切，而且該曲線的垂直投影圖和水平投影圖，都是圓弧。Wilson最初發(fā)表的公式使用了許多絕對值符號，使測段的坐標增量計算值全為正值，在計算測點坐標時卻要判斷是加還是減，所以不便于使用。1976年，美國人J.T.CRAIG和B.V.RANDALL對曲率半徑法做了進一步描述，說曲率半徑法的測段形狀是一“空間曲線”，是“特殊的曲線”，并說此曲線是一個球或圓的一部分，即乃是圓弧。另外，還

8、對公式的形式做了修正，取消了絕對值號，使之便于使用。于是應(yīng)用更為廣泛了。曲率半徑法存在一個明顯的缺點，就是它的概念是含糊的，甚至可以說是錯誤的。 測斜計算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)圓柱螺線法的來源：1975年，我國鄭基英教授提出了圓柱螺線法。他的假設(shè)條件是：兩測點間的測段是一條等變螺旋角的圓柱螺線，螺線在兩端點處與上、下二測點處的井眼方向相切。 圓柱螺線的水平投影圖乃是圓弧，垂直剖面圖也正好是圓弧。這樣就與曲率半徑法推導(dǎo)公式的假設(shè)條件完全相同 由于圓柱螺線法概念清晰、明確，而且推導(dǎo)出的公式的表達形式也比較好。圓柱螺線法的公式表達形式與曲率半徑法不同，但公式實質(zhì)上是相同的。 測斜計算方法曲率半

9、徑法計算公式測斜計算方法圓柱螺線法計算公式測斜計算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)特殊情況處理第一種情況： 1=2；21；即=0； 0。測斜計算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)特殊情況處理第二種情況： 1 2；2 = 1；即 0； = 0。測斜計算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)特殊情況處理第三種情況： 1 = 2；2 = 1； 即 = 0； = 0。測斜計算方法校正平均角法三角函數(shù)sinx可以展開成馬克勞林無窮級數(shù)的形式：此級數(shù)收斂很快，可近似取前兩項，即：將此式代入到圓柱螺線法的計算公式中，可得：測斜計算方法校正平均角法將此二式代入到圓柱螺線法公式中，可得：這就是校正平均角法的計算公式令：公式變?yōu)槠骄?/p>

10、角法的形式，但多了兩個系數(shù) fA和fH 。fA和fH，可以看作是校正平均角法的校正系數(shù)。測斜計算方法校正平均角法校正平均角法的優(yōu)點：校正平均角法是從圓柱螺線法公式經(jīng)過簡化而推導(dǎo)出來的。校正平均角法的計算精度，幾乎與圓柱螺線法完全相同。最大優(yōu)點：方法簡單，不存在特殊情況處理問題。當(dāng)式中的括弧等于1 時，公式變?yōu)槠骄欠āＫ?，我國定向井標準化委員會規(guī)定，當(dāng)使用手算進行測斜計算時，要使用校正平均角法。測斜計算方法最小曲率法假設(shè)兩測點間的井段是一段平面上的圓弧，圓弧在兩端點處與上下二測點處的井眼方向相切。 測段是一段圓弧，那么它的水平投影圖和垂直剖面圖一般來說不是圓弧。對于需要計算水平投影長度的，

11、可用如下近似公式：測斜計算方法斜面圓弧法1973年，美國人首先提出圓弧法，并推導(dǎo)出了計算公式?？墒沁@套計算公式太復(fù)雜了，計算一個測點需要15個步驟的運算，而且公式中尚有錯誤之處。1976年，美國又有人提出最小曲率法，其假設(shè)與圓弧法完全相同。但在推導(dǎo)公式時采取了完全不同的思路，得出了一套相當(dāng)簡單的計算公式，并得到了較廣泛的應(yīng)用。 石油大學(xué)（華東）韓志勇教授系統(tǒng)地推導(dǎo)了圓弧法公式，改正了原作者公式的錯誤，將方法定名為“斜面圓弧法”。斜面圓弧法雖然沒有在測斜計算中廣泛應(yīng)用，但推導(dǎo)的有關(guān)關(guān)系式，在定向井的其他方面，得到深入地應(yīng)用。測斜計算方法的對比選擇上述七種計算方法可分為三類：曲線法優(yōu)于直線法和折線

12、法。手算用平均角法，電算用曲線法。動力鉆具鉆出的井眼用最小曲率法；轉(zhuǎn)盤鉆鉆出的井眼用圓柱螺線法。我國標準化委員會規(guī)定：手算用圓柱螺線法和最小曲率法。正切法，公認是不準確的，目前已經(jīng)廢棄。測斜計算新方法自然參數(shù)法自然參數(shù)法是劉修善先生于1998年提出的。自然參數(shù)法對井眼的描述：認為一個井段或側(cè)段內(nèi)，井斜變化率是個常數(shù)，井斜方位變化率也是個常數(shù)，即：注意，這種假設(shè)與圓柱螺線法的假設(shè)是不同的。根據(jù)這個假設(shè)，可以推導(dǎo)出側(cè)斜計算的公式來。但此四式尚不能應(yīng)用。需要進一步推導(dǎo)。測斜計算新方法恒裝置角曲線法利用恒裝置角曲線進行測量計算，難度較大，公式很復(fù)雜。先計算K和，然后計算坐標增量。積分計算難度較大，需要

13、采用數(shù)值法進行計算。測斜計算結(jié)果的常規(guī)繪圖目前的繪圖方法，不管是手繪圖還是計算機繪圖，都根據(jù)測斜計算結(jié)果，采用坐標繪圖法。測斜計算結(jié)果的常規(guī)繪圖垂直投影圖的另一種作法：利用垂直剖面圖和水平投影圖，作出垂直投影圖。井眼軌跡質(zhì)量的評價1. 水平靶的中靶計算：已知目標點坐標：Dt，Nt，Et 和 中靶點的垂深坐標Dp=Dt，從而求得p點所在的測段i-1 i 。已知i-1點和i點的坐標。計算p點的水平坐標：靶心矩的計算：中靶精度計算：當(dāng)DJ0時，為脫靶；當(dāng)DJ=00.6時，為合格井；當(dāng)DJ=0.60.85時，為良好井；當(dāng)DJ0.85時，為優(yōu)質(zhì)井；pi-1it井眼軌跡質(zhì)量的評價2. 垂直靶的中靶計算：已知條件：二維定向井、水平井：目標點坐標：Dt，Nt，Et 和設(shè)計水平位移Co； 中靶點的z點的視平移Vz=Co，從而通過對比可以找到z點所在的測段i-1 i 并已知i-1點和i點的坐標。井眼軌跡質(zhì)量的評價2. 垂直靶的中靶計算：二維定向井、水平井：中靶點坐標：縱偏距：橫偏距：靶心距：課后作業(yè)3. 靶心距計算：已知：目標點t 的坐標和中靶點P 所在測段的上下兩個測點的坐標，求靶心距B=?目標點坐標：Dt=1630.00m；Nt=390.00m；Et=200.00m ；上測點：D i-1=16