斜面法控制有关计算

1、定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算1石油大学（华东）石油大学（华东）韩志勇韩志勇2000年年斜面法扭方位有关斜面法扭方位有关 计算和公式计算和公式装置角的概念装置角的概念 造斜工具的造斜率，既可用于改变井斜方位角，同时可造斜工具的造斜率，既可用于改变井斜方位角，同时可用于改变井斜角。用于改变井斜角。 如何按照轨迹发展的需要去改变井斜角和井斜方位角呢？如何按照轨迹发展的需要去改变井斜角和井斜方位角呢？关键在于分配造斜率，其关键有在于装置角的计算和安关键在于分配造斜率，其关键有在于装置角的计算和安置。置。装置角的概念装置角的概念 装置角的定义装置角的定义 井斜铅垂面：井斜铅垂面： 井眼方向线所在

2、井眼方向线所在的铅垂平面；的铅垂平面； 井眼方位线所在井眼方位线所在的铅垂平面；的铅垂平面； 井底圆上高边方井底圆上高边方向线所在的铅垂向线所在的铅垂平面；平面； 造斜工具面：造斜工具面： 造斜工具弯曲方造斜工具弯曲方向线与井眼轴线向线与井眼轴线构成的平面；构成的平面；装置角的概念装置角的概念 装置角的定义装置角的定义 以井斜铅垂面为基准，以井斜铅垂面为基准，顺时针旋转到造斜工具顺时针旋转到造斜工具面上所转过的角度；面上所转过的角度； 在井底平面上，以高边在井底平面上，以高边方向线位基准，顺时针方向线位基准，顺时针旋转到工具面与井底圆旋转到工具面与井底圆的交线上所转过的角度；的交线上所转过的角

3、度；装置角有关装置角有关公式的推导公式的推导这是有关槽式变向器装置角计算这是有关槽式变向器装置角计算公式得推导用图。公式得推导用图。图中的图中的00与井底圆垂直；与井底圆垂直；图中的图中的角，是槽式变向器的导角，是槽式变向器的导斜角；斜角；就是装置角，就是装置角，是是在在水平面上的投影；水平面上的投影；注意下面四张注意下面四张“图式图式”推导图中，推导图中，12装置角有关装置角有关公式的推导公式的推导 这是有关弯接头装置角计算公式这是有关弯接头装置角计算公式得推导用图。得推导用图。 图中的图中的00与井底圆垂直；与井底圆垂直； 图图就是装置角，就是装置角，是是在水平面在水平面上的投影；但是上的

4、投影；但是要特别注意，图要特别注意，图中的中的角，是弯接头钻出的井段的角，是弯接头钻出的井段的狗腿角，而不是弯接头的弯曲角；狗腿角，而不是弯接头的弯曲角； 注意下面四张注意下面四张“图式图式”推导图中，推导图中，12装置角的有关计算装置角的有关计算 最重要、最可靠的两套公式最重要、最可靠的两套公式（根据三角形余弦定理）（根据三角形余弦定理）cossinsincoscoscos2121(1)21212121212112cossincoscoscoscossincoscoscos21211sinsincoscoscoscos=001800，取“+”=18003600，取“”213希望增斜，取“+”

5、；希望减斜，取“”； 此公式是建立在假此公式是建立在假设井段是平面曲线，设井段是平面曲线，而且是平面圆弧曲而且是平面圆弧曲线的前提下推导，线的前提下推导，适用于平面曲线的适用于平面曲线的井眼，例如，用弯井眼，例如，用弯曲动力钻具定向钻曲动力钻具定向钻进钻出的井眼。进钻出的井眼。cossinsincoscoscos2121已知参数已知参数求求使用公式使用公式121212cossinsincoscoscos212121211sinsincoscoscoscos21212112121212cossincoscoscoscossincoscoscos第一套计算公式第一套计算公式12装置角的有关计算装置

6、角的有关计算 最重要、最可靠的两套公式最重要、最可靠的两套公式cossinsincoscoscos112(2)sinsincoscoscoscos12110，取，取“+”；0，取，取“+”；0，取，取“+”；0，取，取“+”；359520008575705030202015265200070809095100105105105 直井中的反扭角（井斜较小于直井中的反扭角（井斜较小于20 的都看作直井）的都看作直井）造斜点，英造斜点，英尺尺0500500100010001500150050005000反扭角反扭角( 0 )2025355010/1000英尺英尺动力钻具反扭角动力钻具反扭角 反扭角的

7、确定方法反扭角的确定方法经验数据法经验数据法 上页经验数据表适用的条件：上页经验数据表适用的条件： 地层：软中硬地层：软中硬 钻具：钻具： 20 弯接头弯接头+27/8”钻杆钻杆+37/8”Dyna钻具；钻具； 20 弯接头弯接头+31/2”钻杆钻杆+5”Dyna钻具；钻具； 20 弯接头弯接头+41/2”钻杆钻杆+61/4”Dyna钻具；钻具； 20 弯接头弯接头+5”钻杆钻杆+73/4”Dyna钻具；钻具； 20 弯接头弯接头+5”钻杆钻杆+95/8”Dyna钻具；钻具； 装置角在装置角在950和和2650之间，怎么办？之间，怎么办？00和和1800处，反扭角等于处，反扭角等于950和和2

8、650的平均值。然后使用内插法。的平均值。然后使用内插法。 一个重要规律：在一个重要规律：在相同井深、相同装置角相同井深、相同装置角下，下，井斜角越井斜角越大，则装置角对反扭角的影响就越大大，则装置角对反扭角的影响就越大。（为什么？！）（为什么？！）动力钻具反扭角动力钻具反扭角 反扭角的确定方法反扭角的确定方法资料反算法原理资料反算法原理 根据根据1点井斜方位角点井斜方位角1 ，预定的装置，预定的装置角角，和估算的反扭角，确定一个定，和估算的反扭角，确定一个定向方位角向方位角S ； 从从1点开始进行试钻，到点开始进行试钻，到2点；然后测点；然后测斜；斜； 由于反扭角不准确，所以实际的装置由于反

9、扭角不准确，所以实际的装置角也不等于预定值；角也不等于预定值； 根据试钻井段的资料：根据试钻井段的资料： 1 、2 、1 、2 、S ; 反算反扭角：反算反扭角： 计算该段狗腿角计算该段狗腿角 ： 计算造斜工具的实际装置角计算造斜工具的实际装置角 Z ： 计算实际反扭角计算实际反扭角nz ：动力钻具反扭角动力钻具反扭角 反扭角的确定方法反扭角的确定方法资料反算法原理资料反算法原理 已知试钻井段的资料：已知试钻井段的资料： 1 、2 、1 、2 、S ; 反算反扭角：反算反扭角： 计算该段狗腿角计算该段狗腿角 ： 计算造斜工具的实际装置角计算造斜工具的实际装置角 Z ： 计算实际反扭角计算实际反扭角nz ：)cos(sinsincoscoscos122121sinsincoscoscoscos1211ZZSnz1增方位取正，增方位取正，减方位取负；减方位取负；sinsinsinsin2有问题！有问题！动力钻具反扭角动力钻具反扭角 反扭角的确定方法反扭角的确定方法资料反算法实例资料反算法实例 已知试钻井段的资料：已知试钻井段的资料： 1=8.750 ，2=10.50 ，1 =650 ，2 =320 ，S =420 ; 该段狗腿角用下式计算，该段狗腿角用下式计算， =5.7