定向井基礎(chǔ)知識

1、定向井基礎(chǔ)知識第1頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三前言 本ppt主要講述一些關(guān)于定向井技術(shù)中井眼軌跡和井眼軌跡控制方面的術(shù)語和基本方法。其目的是拋磚引玉，立足于現(xiàn)場運(yùn)用，如需要詳細(xì)了解和掌握請查閱相關(guān)的書籍。第2頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井的定義一、定向井 定向鉆井是使井眼沿預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軸線（井眼軌跡）鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的鉆井過程。（井斜控制是使井眼按規(guī)定的井斜、狗腿嚴(yán)重度、水平位移等限制條件的鉆井過程）。二、水平井第3頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)所謂井眼軌跡，實(shí)指井眼軸線。一口實(shí)鉆井的井眼軸線

2、乃是一條空間曲線。為了進(jìn)行軌跡控制，就要了解這條空間曲線的形狀，就要進(jìn)行軌跡測量，這就是“測斜”。目前常用的測斜方法并不是連續(xù)測斜，而是每隔一定長度的井段測一個(gè)點(diǎn)。這些井段被稱為“測段”，這些點(diǎn)被稱為“測點(diǎn)”。測斜儀器在每個(gè)點(diǎn)上測得的參數(shù)有三個(gè)，即測深、井斜角和井斜方位角。這三個(gè)參數(shù)就是軌跡的基本參數(shù)。第4頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)測深(MD)：指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面為基準(zhǔn))至測點(diǎn)的井眼長度。國外稱為測量井深(Measure Depth)。井深是以鉆柱或電纜的長度來量測。測深既是測點(diǎn)的基本參數(shù)之一，又是表明測點(diǎn)位置的標(biāo)志。井深：指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面

3、為基準(zhǔn))至鉆頭的井眼長度，也有人稱之為斜深。滯后距：指測點(diǎn)至鉆頭的距離。第5頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)井斜角（Inc）：過井眼軸線上某測點(diǎn)作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進(jìn)方向延伸的部分稱為井眼方向線。井眼方向線與重力線之間的夾角就是井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測點(diǎn)處傾斜的大小。井斜角常以希臘字母表示，單位為度()。一個(gè)測段內(nèi)井斜角的增量總是下測點(diǎn)井斜角減去上測點(diǎn)井斜角，以表示。 第6頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)井斜方位角(Amz)：某測點(diǎn)處的井眼方向線投影到

4、水平面上，稱為井眼方位線，或井斜方位線。以正北方位線為始邊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過的角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。 第7頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)井斜方位角常以字母表示，單位為度()。井斜方位角的增量是下測點(diǎn)的井斜方位角減去上測點(diǎn)的井斜方位角，以表示。井斜方位角的值可以在0360 范圍內(nèi)變化。注意“方向”與“方位”的區(qū)別。方位線則是水平面上的矢量，而方向線乃是空間的矢量。只要講到方位，方位線，方位角，都是在某個(gè)水平面上；而方向和方向線

5、則是在三維空間內(nèi)(當(dāng)然也可能在水平面上)。井眼方向線是指井眼軸線上某一點(diǎn)處井眼前進(jìn)的方向線。該點(diǎn)的井眼方位線則指該點(diǎn)井眼方向線在水平面上的投影。在學(xué)習(xí)扭方位計(jì)算時(shí)，也要特別注意這個(gè)區(qū)別。 第8頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角目前廣泛使用的磁性測斜儀是以地球磁北方位為基準(zhǔn)的。磁北方位與正北分位并不重合而是有個(gè)夾角，稱為磁偏角。磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北分位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北分位線的西面。用磁性測斜儀測得的井斜方位角稱為磁方位角，并不是真方位角，需要經(jīng)過換算求得真方位角。這種換算稱為磁偏角校正。換算的

6、方法如下： 真方位角磁方位角東磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角 第9頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)象限角 井斜方位角還有另一種表示方式，稱“象限角”它是指井斜方位線與正北方位線或與正南方位線之間的夾角。象限角在 090度之間變化。書寫時(shí)需注明所在的象限，如N67.5W。 第10頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軌跡的基本參數(shù)象限方位角得校正，更為麻煩。區(qū)別東西磁偏角；區(qū)別在那個(gè)象限里；第11頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三磁偏角校正(討論)1. 我國勝利油田的磁偏角大約是西偏5.50。某測點(diǎn)測得井斜方位

7、角為2.50，求真方位角=？2. 我國新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測點(diǎn)測得井斜方位角為358，求真方位角=？3. 西磁偏角5.50，測得方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？4. 東磁偏角50，測得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？第12頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井斜變化率和井斜方位變化率井斜角和井斜方位角是在隨著井深而不斷變化的。既然在變化，就有變化快慢之分。變化率就是變化的快慢。 井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的程度，以表示。嚴(yán)格地講，井斜變化率是井斜角對井深的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分

8、，以相鄰二測點(diǎn)間的井斜角變化值（）與二測點(diǎn)間井段長度（L）的比值來表示井斜變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜變化率： 第13頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井斜變化率和井斜方位變化率井斜方位變化率：是指井斜方位角隨井深變化的程度，以表示。嚴(yán)格地講，井斜方位變化率是井斜方位角 對井深的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分，以相鄰二測點(diǎn)間的井斜方位角變化值（ ）與二測點(diǎn)間井段長度（L）的比值來表示井斜方位變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜方位變化率： 第14頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三井眼軸線形狀的圖示法投影圖表示法 相當(dāng)于機(jī)械制圖中的視圖表示法

9、，在國外使用廣泛。這種圖示法包括兩張圖：一張是水平投影圖，相當(dāng)于俯視圖。一張是垂直投影圖，相當(dāng)于側(cè)視圖，其投影面選在原設(shè)計(jì)方位線所在的鉛垂平面上(橫坐標(biāo)V，縱坐標(biāo)D)。 投影圖主要用于指導(dǎo)施工。優(yōu)點(diǎn)：從圖上可直接看出，需要增斜還是需要降斜，需要增方位還是需要減方位。也可根據(jù)這張圖，可以想象出井眼軸線的空間形狀。缺點(diǎn)：這種垂直投影圖不能反映出井身參數(shù)的真實(shí)值。 第15頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三其他井身參數(shù)垂直深度：簡稱垂深，是指軌跡上某點(diǎn)至井口所在水平面的距離。垂深的增量稱為垂增。垂深常以字母表示，垂增以表示。 水平投影長度：簡稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點(diǎn)至

10、井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平長度的增量稱為平增。平長以字母表示，平增以表示。坐標(biāo)和坐標(biāo)：是指軌跡上某點(diǎn)在以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。 第16頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三其他井身參數(shù)水平位移：簡稱平移，指軌跡上某點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。此投影線稱為平移方位線。水平位移常以字母表示。平移方位角：指平移方位線所在的方位角，即以正北方位為始邊順時(shí)針轉(zhuǎn)至平移線上所轉(zhuǎn)過的角度，常以字母表示。閉合距與閉合方位：國外將水平位移稱作 閉合距(Closure Distance)，將平移方位角稱作閉合

11、方位角(Closure Azimuth)。我國現(xiàn)場常特指完鉆時(shí)的水平位移為閉合距，平移方位角為閉合方位角。 水平位移和水平長度是完全不同的概念。 視平移：有人稱為投影位移，英文稱Vertical Section，是水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影長度。視平移以字母表示。視平移也可以定義為水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影。 第17頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井軌跡控制基本概念1. 要求：在實(shí)鉆過程中，設(shè)法使實(shí)鉆的井眼軌跡盡可能符合設(shè)計(jì)的井眼軌道。2. 實(shí)質(zhì)：井眼軌跡控制，的實(shí)質(zhì)，就是不斷地控制井眼的前進(jìn)方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角來表示的。3. 井眼方向控制內(nèi)

12、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；增斜增方位穩(wěn)方位降方位穩(wěn)斜降斜(九種組合)第18頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井軌跡控制基本術(shù)語造斜工具得造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時(shí)可用于改變井斜角。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(guān)鍵在于分配造斜率，其關(guān)鍵有在于裝置角的計(jì)算和安置。第19頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井軌跡控制工具螺桿鉆具由四個(gè)部件組成，從上至下依次是：（1）旁通閥總成；（2）馬達(dá)總成；（3）萬向軸總成；（4）傳動(dòng)軸總成。螺桿鉆具的工作原理：通過鉆井液擠壓轉(zhuǎn)子與定

13、子之間的密封腔，推動(dòng)轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)；經(jīng)萬向軸的轉(zhuǎn)換，把行星轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩S心轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，即把鉆井液的液力能通過螺桿轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。第20頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井軌跡控制計(jì)算裝置角的概念裝置角的定義井斜鉛垂面與造斜工具面的夾角(還不夠準(zhǔn)確！)；以井斜鉛垂面為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上所轉(zhuǎn)過的角度；在井底平面上，以高邊方向線位基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到工具面與井底圓的交線上所轉(zhuǎn)過的角度；第21頁，共23頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)41分，星期三定向井軌跡控制基本術(shù)語造斜工具面：螺桿高邊與井眼軸線形成的面。裝置角分為磁性工具面角和重力工具面角磁性工具面角：以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至造斜工具面在水平面上的投影方向線形成的夾角。重力工具面角：以高邊方向線為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至造斜工具面在水平面上的投影方向線形成的夾角。第22頁，共23頁