定向井軌跡控制

1、定向井的軌跡控制定向井的軌跡控制定向井軌跡控制基本概念定向井軌跡控制基本概念41. 要求：在實鉆過程中，設法使實鉆的要求：在實鉆過程中，設法使實鉆的井眼軌跡井眼軌跡盡可盡可能符合設計的能符合設計的井眼軌道井眼軌道。42. 實質(zhì)：井眼軌跡控制，的實質(zhì)，就是不斷地控制井實質(zhì)：井眼軌跡控制，的實質(zhì)，就是不斷地控制井眼的前進方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位眼的前進方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角來表示的。角來表示的。43. 井眼方向控制內(nèi)容：井眼方向控制內(nèi)容： 井斜角的控制：增斜、降斜、穩(wěn)斜； 井斜方位角控制：增方位、降方位、穩(wěn)方位；增斜增斜增方位增方位穩(wěn)方位穩(wěn)方位降方位降方位穩(wěn)斜穩(wěn)斜降

2、斜降斜(九種組合九種組合)定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法4第一階段第一階段: :打好垂直井段打好垂直井段垂直井段打不好，將給造斜帶來很大的困難。要求實鉆軌跡盡可能接近鉛垂線，也就是要求井斜角盡可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法進行軌跡控制，而且比打直井要求更高，因為定向井垂直井段的施工質(zhì)量是以后軌跡控制的基礎。定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法4 第二階段：把好定向造斜關第二階段：把好定向造斜關4 這是增斜井段的一部分，但它是從垂直井段開始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以稱為“造斜”；由于垂直井段沒有井斜方位角，所以開始造斜時需要“定向”。如果定

3、向造斜段的方位有偏差，則會給以后的軌跡控制造成巨大困難。所以，定向造斜是關鍵，一定要把好這一關。4 現(xiàn)代的定向造斜，除套管開窗側(cè)鉆還使用變向器外，幾乎全是使用動力鉆具造斜工具。造斜井段的長度，一般是以井斜角達到可以使用轉(zhuǎn)盤鉆的扶正器鉆具組合繼續(xù)增斜為準。這個井斜角大約為8 至10。第三階段：跟蹤控制到靶點第三階段：跟蹤控制到靶點4從造斜段結(jié)束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段。人們常說的軌跡控從造斜段結(jié)束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段。人們常說的軌跡控制實際多指這一階段。制實際多指這一階段。一一. .跟蹤控制的主要工作內(nèi)容：跟蹤控制的主要工作內(nèi)容：1.適時進行軌跡測量和軌跡計算： 測量儀器的選

4、擇；測量密度和測點密度的選擇； 根據(jù)軌跡計算結(jié)果，提出下步軌跡控制要求；2.做好造斜工具的裝置方位計算： 裝置角的計算； 動力鉆具反扭角的計算；3.精心選擇、使用造斜工具和下部鉆具組合： 工具或組合的結(jié)構(gòu)選擇； 造斜工具或下部組合的性能預測：憑經(jīng)驗預測；使用軟件預測； 造斜工具的井下定向；定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法二二. .跟蹤控制需遵循的幾條原則：跟蹤控制需遵循的幾條原則：1.1.既要保證中靶，又要加快鉆速。既要保證中靶，又要加快鉆速。這一階段的任務是在實鉆過程中，不斷了解軌跡的變化發(fā)展情況，不斷地使用各種造斜工具或鉆具組

5、合，使實鉆軌跡離開設計軌跡使實鉆軌跡離開設計軌跡“不要太遠不要太遠?！安灰h”一詞的意義在于，一方面如果“太遠”就可能造成脫靶，成為不合格井；另一方面如果始終要求實鉆軌跡與設計軌跡誤差很小，勢必要求非常頻繁地測斜，頻繁地更換造斜工具，必將大大地拖延時間，增加成本，而且還有可能造成井下復雜情況，得不償失。定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法2.2.盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤鉆的扶正器鉆具組合來進盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤鉆的扶正器鉆具組合來進行控制行控制。這是因為轉(zhuǎn)盤鉆的鉆速比動力鉆具要高轉(zhuǎn)盤鉆的鉆速比動力鉆具要高。所以在造斜段結(jié)束之后，一般都換用轉(zhuǎn)盤鉆繼續(xù)增斜，并在需要穩(wěn)斜和降斜的時候，仍然使用

6、轉(zhuǎn)盤鉆來完成。只有在下列兩種情況下，才使用動力鉆具進行控制：(1)使用轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合已難以完成增斜或降斜要求時，改用動力鉆具造斜工具進行強力增斜或降斜；(2)轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合不能控制方位，而且在鉆進中常常出現(xiàn)方位偏差。當井眼方位有較大偏差，有可能造成脫靶時，必須使用動力鉆具造斜工具來完成扭方位。定向井軌跡控制的主要做法定向井軌跡控制的主要做法3.3.盡可能利用地層的自然規(guī)律。盡可能利用地層的自然規(guī)律。種種地層因素導致鉆頭的不對稱切削，或引種種地層因素導致鉆頭的不對稱切削，或引起井斜變化，或引起方位漂移：起井斜變化，或引起方位漂移： 地層可鉆性的各向異性：平行層面方向與垂直層地層可鉆性的各向異

7、性：平行層面方向與垂直層面方向，地層可鉆性不同。面方向，地層可鉆性不同。 沿垂直地層層面方向，可鉆性發(fā)生變化；沿垂直地層層面方向，可鉆性發(fā)生變化； 沿平行地層層面方向，可鉆性發(fā)生變化；沿平行地層層面方向，可鉆性發(fā)生變化；在軌道設計和軌跡控制過程中，盡可能利用在軌道設計和軌跡控制過程中，盡可能利用這些自然規(guī)律，減少利用工具進行控制的時這些自然規(guī)律，減少利用工具進行控制的時間。間。造斜工具簡介造斜工具簡介動力鉆具造斜工具動力鉆具造斜工具4動力鉆具又稱井下馬達，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動鉆具三種。常用前兩種。4位置：在鉆鋌和鉆頭之間。鉆井液循環(huán)驅(qū)動。4動力鉆具以上整個鉆柱都不旋轉(zhuǎn)，對定向造斜非常有

8、利。4結(jié)構(gòu)由三種: 動力鉆具帶彎接頭；動力鉆具帶彎接頭； 彎外殼動力鉆具；彎外殼動力鉆具； 動力鉆具帶偏心墊塊；動力鉆具帶偏心墊塊； 造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4射流鉆頭：射流鉆頭： 工作三部曲： 定向噴射，大水眼沖出“斜窩”；適當加壓使鉆頭進入“窩”內(nèi)，繼續(xù)噴射； 邊噴射，上下活動鉆柱，擴大“斜窩”，并對井底造成沖擊； 旋轉(zhuǎn)鉆進，鉆出彎曲井眼； 適用地層：軟地層； 需要給大水眼噴嘴定向。造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4槽式變向器：槽式變向器： 造斜過程： 定向安置槽式變向器； 加壓剪斷銷釘，旋轉(zhuǎn)鉆進鉆出導眼； 起鉆并起出槽式變向器； 更換擴眼鉆

9、頭，擴大導眼； 每安置一次，只能使井斜增加一個導斜角大小的角度。造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4對抗器：對抗器： 作用：可在小范圍作用：可在小范圍內(nèi)改變井斜方位內(nèi)改變井斜方位 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 體部為一根短鉆鋌；體部為一根短鉆鋌；形狀如圖；形狀如圖； 上下兩個瓦片，用上下兩個瓦片，用小軸相連，并被固小軸相連，并被固定在體部的縱向溝定在體部的縱向溝槽內(nèi)。槽內(nèi)。 改變瓦片寬度，可改變瓦片寬度，可以實現(xiàn)增方位或減以實現(xiàn)增方位或減方位；方位；造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4套筒形變向器：套筒形變向器： 只能在小范圍內(nèi)改變井眼方位。 結(jié)構(gòu)： 心軸與鉆頭、鉆鋌連接；

10、 心軸外有套筒；套筒與心軸用小軸連接； 套筒外有上下兩個“瓦片”； 改變上下瓦片的位置，可以實現(xiàn)增方位或減方位；造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合此類工具此類工具不能用于改變井眼方位不能用于改變井眼方位，僅能在已有一定斜度的井眼內(nèi)改，僅能在已有一定斜度的井眼內(nèi)改變井斜，即進行增斜、降斜或穩(wěn)斜。變井斜，即進行增斜、降斜或穩(wěn)斜。此類工具是在轉(zhuǎn)盤鉆的基礎上，利用靠近鉆頭的鉆鋌部分，巧妙地此類工具是在轉(zhuǎn)盤鉆的基礎上，利用靠近鉆頭的鉆鋌部分，巧妙地使用扶正器，得到各種性能的組合。使用扶正器，得到各種性能的組合。 20世紀世紀80年代以來，國內(nèi)外對扶正器鉆具組合的研究逐步深入。運年代

11、以來，國內(nèi)外對扶正器鉆具組合的研究逐步深入。運用數(shù)學、力學和計算機工具，出現(xiàn)了微分方程法、有限元法、縱用數(shù)學、力學和計算機工具，出現(xiàn)了微分方程法、有限元法、縱橫連續(xù)梁法、加權余量法等等方法，且都需要使用較復雜的計算橫連續(xù)梁法、加權余量法等等方法，且都需要使用較復雜的計算機程序。機程序。4在沒有計算機軟件計算在情況下，可使用現(xiàn)場常用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。在沒有計算機軟件計算在情況下，可使用現(xiàn)場常用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合有三種：轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合有三種：增斜組合；增斜組合；穩(wěn)斜組合；穩(wěn)斜組合；降斜組合；降斜組合；造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4增斜鉆具組合：增斜鉆具組合：類型L1L

12、2L3強增斜組合1.01.8-中增斜組合1.01.818.027.0-弱增斜組合1.01.89.018.09.0按增斜能力分為強、中、弱三種。使用中要注意：使用中要注意： 1. 鉆壓越大，增斜能力越大； 2. L1越長，增斜能力越小； 3. 近鉆頭扶正器直徑減小，增斜能力也減小。 4. 注意保持低轉(zhuǎn)速。 造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4穩(wěn)斜鉆具組合穩(wěn)斜鉆具組合類型L1L2L3L4L5強 穩(wěn) 斜組合0.81.24.56.09.09.09.0中 穩(wěn) 斜組合1.01.83.06.09 . 0 18.09 . 0 27.0-弱 穩(wěn) 斜組合1.01.84.59.0-按穩(wěn)斜能力分為強

13、、中、弱三種。在使用中要注意保持正常鉆壓和較高轉(zhuǎn)速。若需要更強的穩(wěn)斜組合，可使用雙扶正器串聯(lián)起來作為近鉆頭扶正器。 造斜工具簡介造斜工具簡介轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具轉(zhuǎn)盤鉆造斜工具4降斜鉆具組合降斜鉆具組合 類型 L1 L2強降斜組合 9.027.0 -弱降斜組合 0.8 18.027.0按降斜能力分為強、弱兩種。使用中要注意：保持小鉆壓和較低轉(zhuǎn)速1.對于強降斜組合來說，L1越長則降斜能力越強，但不得與井壁有新的接觸點。 造斜工具的定向造斜工具的定向4定向定向就是把造斜工具的工具面擺在預定的定向方位線上。 4定向定向是定向井的關鍵技術。定向方法可分為兩大類：地面定向法和井下定向法。 4地面定向法：地面定向

14、法： 在地面井口將造斜工具的工具面擺到預定的方位線上； 通過定向下鉆，始終保持工具面預定方位不變，或者始終知道工具面在井下的實際方位； 下鉆完后，如果工具面實際方位與預定方位不附，可在地面上通過轉(zhuǎn)盤將工具面扭到預定的定向方位上。 這種方法由于工序復雜，準確性差，目前已經(jīng)很少應用了。4井下定向法：井下定向法： 下鉆前給工具面做好標記，正常下鉆，將造斜工具下到井底； 然后從鉆柱內(nèi)下入儀器，根據(jù)工具面的標記，測量工具面在井下的實際方位； 如果工具面實際方位與預定方位不附，可用轉(zhuǎn)盤調(diào)整； 工序簡單，準確性高，但需要先進的定向測量儀器。 關鍵技術：工具面的標記方法。關鍵技術：工具面的標記方法。造斜工具的

15、定向造斜工具的定向工具面的標記方法工具面的標記方法4定向齒刀標記法定向齒刀標記法： 適用于用氟氫酸測斜儀進行測量； 齒刀上的齒尖所指方位，標志著造斜工具的工具面方位。 測量時儀器最下面的鉛模壓在定向齒刀上，留下齒刀的印痕，于是可知道造斜工具的工具面方位； 同時，氟氫酸液瓶的液面傾斜方位代表著井斜方位。于是知道了工具面方位與井斜方位的關系。 需在下鉆前在裸眼內(nèi)測得井斜方位； 造斜工具的定向造斜工具的定向工具面的標記方法工具面的標記方法4定向磁鐵標記法：定向磁鐵標記法： 適用于磁性測斜儀進行測適用于磁性測斜儀進行測量；量； 緊在造斜工具上面接著一緊在造斜工具上面接著一根專用的無磁鉆鋌，在該根專用的

16、無磁鉆鋌，在該無磁鉆鋌的體部裝著三對無磁鉆鋌的體部裝著三對小磁鐵，其小磁鐵，其N 極方向與工極方向與工具面方向的關系是已知的。具面方向的關系是已知的。 測量儀器中有兩個磁性羅測量儀器中有兩個磁性羅盤。上羅盤處在三個定向盤。上羅盤處在三個定向磁鐵位置，可測得工具面磁鐵位置，可測得工具面方位；下羅盤遠離定向磁方位；下羅盤遠離定向磁鐵，指向正北方位。兩羅鐵，指向正北方位。兩羅盤面同時照在一張底片上，盤面同時照在一張底片上，于是可知工具面在井下的于是可知工具面在井下的實際方位。實際方位。 造斜工具的定向造斜工具的定向工具面的標記方法工具面的標記方法4定向鍵標記法：定向鍵標記法：既可用于用磁性測斜儀測量

17、，也可用于陀螺測斜儀測量；定向接頭內(nèi)有一個定向鍵。定向鍵所在的母線就標志著工具面的方位。測量儀器的羅盤面上有一個“發(fā)線”，在測量儀器的最下面有一個“定向鞋”，定向鞋上有一個“定向槽”，在儀器安裝時使“發(fā)線”與“定向槽”在同一個母線上對齊。儀器下到井底時，定向鞋的特殊曲線使定向槽自動卡在定向鍵上，使羅盤面上的發(fā)線方位就標志了工具面的方位。在照相底片上羅盤的指針標志著井斜方位，發(fā)線標志了工具面的方位。所以可求得工具面在井下的實際方位。 定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的概念裝置角的概念4造斜工具得造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時可用于改變井造斜工具得造斜率，既可用于改變井斜方位角，同

18、時可用于改變井斜角。斜角。4如何按照軌跡發(fā)展的需要去改變井斜角和井斜方位角呢？關鍵在于如何按照軌跡發(fā)展的需要去改變井斜角和井斜方位角呢？關鍵在于分配造斜率，其關鍵有在于裝置角的計算和安置。分配造斜率，其關鍵有在于裝置角的計算和安置。4裝置角的定義裝置角的定義 井斜鉛垂面：井斜鉛垂面： 井眼方向線所在的錢垂井眼方向線所在的錢垂平面；平面； 井眼方位線所在的錢垂井眼方位線所在的錢垂平面；平面； 井底圓上高邊方向線所井底圓上高邊方向線所在的錢垂平面；在的錢垂平面； 造斜工具面：造斜工具面： 造斜工具作用方向線與造斜工具作用方向線與井眼軸線構(gòu)成的平面；井眼軸線構(gòu)成的平面；定向井軌跡控制計算定向井軌跡控

19、制計算裝置角的概念裝置角的概念4裝置角的定義裝置角的定義 井斜鉛垂面與造斜工具面井斜鉛垂面與造斜工具面的夾角的夾角(還不夠準確！還不夠準確！)； 以井斜鉛垂面為基準，順以井斜鉛垂面為基準，順時針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上時針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上所轉(zhuǎn)過的角度；所轉(zhuǎn)過的角度； 在井底平面上，以高邊方在井底平面上，以高邊方向線位基準，順時針旋轉(zhuǎn)向線位基準，順時針旋轉(zhuǎn)到工具面與井底圓的交線到工具面與井底圓的交線上所轉(zhuǎn)過的角度；上所轉(zhuǎn)過的角度；定向井軌跡定向井軌跡控制計算控制計算裝置角有關公裝置角有關公式的推導式的推導4這是有關槽式變向器裝置角計算公式得推導用圖。4圖中的00與井底圓垂直；4圖中的角，是槽式變向器

20、的導斜角；就是裝置角，是在水平面上的投影；4注意下面四張“圖式”推導圖中，12定向井軌跡定向井軌跡控制計算控制計算裝置角有關公裝置角有關公式的推導式的推導4這是有關彎接頭裝置角計算公式得推導用圖。4圖中的00與井底圓垂直；4圖就是裝置角，是在水平面上的投影；但是要特別注意，圖要特別注意，圖中的中的角，是彎接頭鉆出的井段的角，是彎接頭鉆出的井段的狗腿角，而不是彎接頭的彎曲角；狗腿角，而不是彎接頭的彎曲角；4注意下面四張“圖式”推導圖中，12定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角有關計算公式裝置角有關計算公式4匯總上述四個圖式推導的三個獨立的公式：匯總上述四個圖式推導的三個獨立的公式：4還有一

21、個重要的公式，這就是狗腿角計算公式：還有一個重要的公式，這就是狗腿角計算公式：cossincoscossinsinsin11tgcossinsincoscoscos112sinsinsinsin2cossinsincoscoscos2121定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角有關計算公式裝置角有關計算公式4偏增角問題：偏增角問題： 觀察到裝置角與井斜角、井斜觀察到裝置角與井斜角、井斜方位角之間的變化關系：方位角之間的變化關系： 裝置角在裝置角在、象限，方位均增象限，方位均增加；裝置角在加；裝置角在、象限，方位象限，方位均減??；均減??； 方位角的變化界限很清楚，以方位角的變化界限很清楚，以

22、00和和1800為界。為界。 裝置角在裝置角在 、象限，井斜角象限，井斜角都是增加的；但裝置角在都是增加的；但裝置角在 、 象限，井斜角并非都是減小的。象限，井斜角并非都是減小的。只在綠色區(qū)域是減小，在只在綠色區(qū)域是減小，在粉紅色粉紅色區(qū)域內(nèi)仍然是增大的。區(qū)域內(nèi)仍然是增大的。 粉紅色粉紅色區(qū)域所占的角度，就是區(qū)域所占的角度，就是“偏增角偏增角”，以，以表示。表示。定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角有關計算公式裝置角有關計算公式4偏增角的影響偏增角的影響 試看一例：設試看一例：設=450；=600；=600；求；求=？由公？由公式式 可算得可算得=48.720； 用式：用式： 計算，計算

23、， =86.3860； 用式：用式： 計算，計算， =93.6140；cossinsincoscoscos2121sinsinsinsin2121cossincoscoscoscos（錯誤）（錯誤）（正確）（正確）定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4最重要、最可靠的兩個公式最重要、最可靠的兩個公式 (1)(2)二式中，共有二式中，共有5個參數(shù)：個參數(shù)：1，2，；知道其中任意三個，可以求出另外兩個知道其中任意三個，可以求出另外兩個。 事實上，巧妙地利用事實上，巧妙地利用(1)(2)這兩個公式，就可以完成這兩個公式，就可以完成所有有關裝置角的計算。所有有關裝置角的

24、計算。cossinsincoscoscos112cossinsincoscoscos2121(1)(2)定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4特殊裝置角扭方位特殊裝置角扭方位 1. 全力增斜全力增斜 =00； =； =00； 2. 全力降斜全力降斜 =1800； =； =00； =?LK 定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4特殊裝置角扭方位特殊裝置角扭方位 3. 正負正負900扭方位扭方位 這是我國現(xiàn)場上用的較多的扭方位方式。 =900； 由于偏增角的原因，此時的井斜角增量不等于零。11sintgtg111coscoscosLK

25、 定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4特殊裝置角扭方位特殊裝置角扭方位 4. 穩(wěn)斜扭方位穩(wěn)斜扭方位 = 0 ，并給定 ； 增方位取“+”，減方位取“”cossincoscos121211)2/(costgtgLK 5. 全力扭方位全力扭方位 給定 ； 增方位取“+”，減方位取“”sinsinsin1coscoscos1211costgtg定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4裝置角的圖解法裝置角的圖解法(1)選擇一定長度線段代表單位角度，選擇一定長度線段代表單位角度，例如，以厘米代表例如，以厘米代表。(2)選一原點，作目前井底方

26、位線選一原點，作目前井底方位線OQ，并量取，并量取OA = 1，注意是以長，注意是以長度代表角度。度代表角度。(3)以點為園心，以以點為園心，以為半徑（注意以長度代表角度）畫園。為半徑（注意以長度代表角度）畫園。 (4)作線段作線段OB，使，使AOB = ，交園于，交園于B、B，聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)AB和和AB。應當注。應當注意意是有正負之分的。是有正負之分的。為正時，為正時，OB線在線在OA線的下方；線的下方；為負時，為負時，OB線在線在 OA線的上方。線的上方。 (5)用量角器量用量角器量QAB即為增斜扭方位的裝置角即為增斜扭方位的裝置角，量，量QAB 即為降即為降斜扭方位的裝置角斜扭方位的裝置角。

27、 (6)用直尺量用直尺量OB長度（換算成角度），即為增斜扭方位之后的井斜角長度（換算成角度），即為增斜扭方位之后的井斜角2；量量OB長度（換算成角度），即為降斜扭方位之后的井斜角長度（換算成角度），即為降斜扭方位之后的井斜角2。 定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4裝置角的圖解法裝置角的圖解法4限長扭方位限長扭方位 給定條件：給定條件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；現(xiàn)要求；現(xiàn)要求鉆進鉆進150m將井斜方位角減小將井斜方位角減小到到2=700；請用；請用限長扭方位限長扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 裝置角裝置角； 2. 扭

28、方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭彎方位后的井斜角扭彎方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段長扭方位段的段長L；L=150m定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4裝置角的圖解法裝置角的圖解法4900扭方位扭方位 給定條件：給定條件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；限要求；限要求將井斜方位角減小到將井斜方位角減小到2=700；請用請用900 扭方位扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 裝置角裝置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭彎方位后的井斜角扭彎方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段長扭方位段的段

29、長L；L=141m定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4裝置角的圖解法裝置角的圖解法 穩(wěn)斜扭方位穩(wěn)斜扭方位 給定條件：給定條件：1=220；1=1000；工具造斜率；工具造斜率90/100m ；限要求將井斜方；限要求將井斜方位角減小到位角減小到2=700；請用；請用穩(wěn)穩(wěn)斜斜 扭方位扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 裝置角裝置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭彎方位后的井斜角扭彎方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段長扭方位段的段長L；L=127m定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4裝置角的圖解法裝置角

30、的圖解法 全力扭方位全力扭方位 給定條件：給定條件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；限要；限要求將井斜方位角減小到求將井斜方位角減小到2=700；請用；請用全力全力 扭方位扭方位方方式，并求：式，并求： 1. 裝置角裝置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭彎方位后的井斜角扭彎方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段長扭方位段的段長L；L=122m定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4四種扭方位方式的比較：四種扭方位方式的比較：參數(shù)參數(shù)限長扭方位限長扭方位900 扭方位扭方位穩(wěn)斜扭方位穩(wěn)斜扭方位全力扭方位全力扭方

31、位1220220220220-300-300-300-300279027002550240013.5012.7011.4011.10227.4025.4022019.10L150m141m127m122m隨著扭方位長度的減小，裝置角、狗腿角、扭完方位的隨著扭方位長度的減小，裝置角、狗腿角、扭完方位的井斜角，都在減小。井斜角，都在減小。定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算裝置角的有關計算裝置角的有關計算4與與、1 的關系：的關系：解析法公式解析法公式三種圖解法三種圖解法圖解法公式圖解法公式1sintgtg1tg1sin)2/sin2sin（12/2sin1sinsinsin1sin對比可見：隨著

32、對比可見：隨著增大，增大，也增大；但隨著也增大；但隨著1增大，增大，將減小。將減小。這就是井斜角大時扭方為難的原因這就是井斜角大時扭方為難的原因。定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角4裝置方位角的概念裝置方位角的概念 注意到裝置角是以井斜高邊為基準的。而高邊有是隨著井斜方位的變化而變化的。 變化的基準在使用中是不方便的，于是提出裝置方位角。 裝置方位角是以正北方位為基準，等于井斜方位角加上裝置角。1需要特別注意，需要特別注意，1 和和時不再一個平面上的。時不再一個平面上的。定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角4反扭角的存在：反扭角的存在：

33、 當我們將動力鉆具帶彎接頭下到井底，并將工具面擺到裝置方位線上，然后啟動，工具面將要向反時針方向旋轉(zhuǎn)反時針方向旋轉(zhuǎn)一個角度，此角度稱為反扭角。4反扭角的產(chǎn)生：反扭角的產(chǎn)生： 動力鉆具啟動后，轉(zhuǎn)子受到一個順時針方向的扭矩，因而順時針方向旋轉(zhuǎn)； 定子受到一個反時針方向的扭矩，因而反時針方向旋轉(zhuǎn)；由于鉆柱在井口被轉(zhuǎn)盤鎖住鉆柱在井口被轉(zhuǎn)盤鎖住，不能自由旋轉(zhuǎn)，最終只能扭轉(zhuǎn)一定角度，即反扭角。 反扭角以n 表示。定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角4影響反扭角的因素：影響反扭角的因素： 1. 動力鉆具扭矩的大?。簞恿︺@具扭矩的大?。?扭矩越大，反扭角越大； 扭矩與鉆具結(jié)構(gòu)、泥漿

34、排量、鉆壓、地層等因素有關； 2. 鉆柱尺寸和鋼材性能：鉆柱尺寸和鋼材性能： 反扭角與鉆柱長度成正比；與鉆柱斷面的極慣性矩成反比；與鉆柱鋼材的彈性模量成反比； 3. 鉆柱與井壁摩阻系數(shù)：鉆柱與井壁摩阻系數(shù)： 摩阻系數(shù)越大，摩擦扭矩就越大，反扭角就越??； 摩阻系數(shù)與泥漿性能、井壁光滑程度有關； 4. 裝置角的影響：裝置角的影響： 裝置角在001800 范圍內(nèi)，將使反扭角減??； 裝置角在18003600 范圍內(nèi)，將使反扭角增大； 裝置角在“偏增角”附近，對反扭角影響達到最大； 裝置角在00 和1800 附近，對反扭角影響達到最小；定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角4定向方位角的概念定向方位角的概念 考慮到動力鉆具反扭角的影響，在給造斜工具定向時，不能將工具面對準裝置方位線，而應超過裝置方位線一個“反扭角”，即對準定向方位線。 定向方位線的方位角稱為定向方位角。nS1n定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角4反扭角的確定方法反扭角的確定方法 計算機軟件計算法：計算機軟件計算法：近年來出現(xiàn)的新方法。近年來出現(xiàn)的新方法。需要建立計算模型。影響精確性的主要因需要建立計算模型。影響