1、定向井軌跡控制計算定向井軌跡控制計算1石油大學（華東）石油大學（華東）韓志勇韓志勇2000年年斜面法扭方位有關斜面法扭方位有關 計算和公式計算和公式裝置角的概念裝置角的概念 造斜工具的造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時可造斜工具的造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時可用于改變井斜角。用于改變井斜角。 如何按照軌跡發展的需要去改變井斜角和井斜方位角呢？如何按照軌跡發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關鍵在于分配造斜率，其關鍵有在于裝置角的計算和安置。置。裝置角的概念裝置角的概念 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

2、井眼方向線所在的鉛垂平面；的鉛垂平面； 井眼方位線所在井眼方位線所在的鉛垂平面；的鉛垂平面； 井底圓上高邊方井底圓上高邊方向線所在的鉛垂向線所在的鉛垂平面；平面； 造斜工具面：造斜工具面： 造斜工具彎曲方造斜工具彎曲方向線與井眼軸線向線與井眼軸線構成的平面；構成的平面；裝置角的概念裝置角的概念 裝置角的定義裝置角的定義 以井斜鉛垂面為基準，以井斜鉛垂面為基準，順時針旋轉到造斜工具順時針旋轉到造斜工具面上所轉過的角度；面上所轉過的角度； 在井底平面上，以高邊在井底平面上，以高邊方向線位基準，順時針方向線位基準，順時針旋轉到工具面與井底圓旋轉到工具面與井底圓的交線上所轉過的角度；的交線上所轉過的角

3、度；裝置角有關裝置角有關公式的推導公式的推導這是有關槽式變向器裝置角計算這是有關槽式變向器裝置角計算公式得推導用圖。公式得推導用圖。圖中的圖中的00與井底圓垂直；與井底圓垂直；圖中的圖中的角，是槽式變向器的導角，是槽式變向器的導斜角；斜角；就是裝置角，就是裝置角，是是在在水平面上的投影；水平面上的投影；注意下面四張注意下面四張“圖式圖式”推導圖中，推導圖中，12裝置角有關裝置角有關公式的推導公式的推導 這是有關彎接頭裝置角計算公式這是有關彎接頭裝置角計算公式得推導用圖。得推導用圖。 圖中的圖中的00與井底圓垂直；與井底圓垂直； 圖圖就是裝置角，就是裝置角，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； 注意下面四張注意下面四張“圖式圖式”推導圖中，推導圖中，12裝置角的有關計算裝置角的有關計算 最重要、最可靠的兩套公式最重要、最可靠的兩套公式（根據三角形余弦定理）（根據三角形余弦定理）cossinsincoscoscos2121(1)21212121212112cossincoscoscoscossincoscoscos21211sinsincoscoscoscos=001800，取“+”=18003600，取“”213希望增斜，取“+”

5、；希望減斜，取“”； 此公式是建立在假此公式是建立在假設井段是平面曲線，設井段是平面曲線，而且是平面圓弧曲而且是平面圓弧曲線的前提下推導，線的前提下推導，適用于平面曲線的適用于平面曲線的井眼，例如，用彎井眼，例如，用彎曲動力鉆具定向鉆曲動力鉆具定向鉆進鉆出的井眼。進鉆出的井眼。cossinsincoscoscos2121已知參數已知參數求求使用公式使用公式121212cossinsincoscoscos212121211sinsincoscoscoscos21212112121212cossincoscoscoscossincoscoscos第一套計算公式第一套計算公式12裝置角的有關計算裝置

6、角的有關計算 最重要、最可靠的兩套公式最重要、最可靠的兩套公式cossinsincoscoscos112(2)sinsincoscoscoscos12110，取，取“+”；0，取，取“+”；0，取，取“+”；0，取，取“+”；359520008575705030202015265200070809095100105105105 直井中的反扭角（井斜較小于直井中的反扭角（井斜較小于20 的都看作直井）的都看作直井）造斜點，英造斜點，英尺尺0500500100010001500150050005000反扭角反扭角( 0 )2025355010/1000英尺英尺動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角 反扭角的

7、確定方法反扭角的確定方法經驗數據法經驗數據法 上頁經驗數據表適用的條件：上頁經驗數據表適用的條件： 地層：軟中硬地層：軟中硬 鉆具：鉆具： 20 彎接頭彎接頭+27/8”鉆桿鉆桿+37/8”Dyna鉆具；鉆具； 20 彎接頭彎接頭+31/2”鉆桿鉆桿+5”Dyna鉆具；鉆具； 20 彎接頭彎接頭+41/2”鉆桿鉆桿+61/4”Dyna鉆具；鉆具； 20 彎接頭彎接頭+5”鉆桿鉆桿+73/4”Dyna鉆具；鉆具； 20 彎接頭彎接頭+5”鉆桿鉆桿+95/8”Dyna鉆具；鉆具； 裝置角在裝置角在950和和2650之間，怎么辦？之間，怎么辦？00和和1800處，反扭角等于處，反扭角等于950和和2

8、650的平均值。然后使用內插法。的平均值。然后使用內插法。 一個重要規律：在一個重要規律：在相同井深、相同裝置角相同井深、相同裝置角下，下，井斜角越井斜角越大，則裝置角對反扭角的影響就越大大，則裝置角對反扭角的影響就越大。（為什么？！）（為什么？！）動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角 反扭角的確定方法反扭角的確定方法資料反算法原理資料反算法原理 根據根據1點井斜方位角點井斜方位角1 ，預定的裝置，預定的裝置角角，和估算的反扭角，確定一個定，和估算的反扭角，確定一個定向方位角向方位角S ； 從從1點開始進行試鉆，到點開始進行試鉆，到2點；然后測點；然后測斜；斜； 由于反扭角不準確，所以實際的裝置由于反

9、扭角不準確，所以實際的裝置角也不等于預定值；角也不等于預定值； 根據試鉆井段的資料：根據試鉆井段的資料： 1 、2 、1 、2 、S ; 反算反扭角：反算反扭角： 計算該段狗腿角計算該段狗腿角 ： 計算造斜工具的實際裝置角計算造斜工具的實際裝置角 Z ： 計算實際反扭角計算實際反扭角nz ：動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角 反扭角的確定方法反扭角的確定方法資料反算法原理資料反算法原理 已知試鉆井段的資料：已知試鉆井段的資料： 1 、2 、1 、2 、S ; 反算反扭角：反算反扭角： 計算該段狗腿角計算該段狗腿角 ： 計算造斜工具的實際裝置角計算造斜工具的實際裝置角 Z ： 計算實際反扭角計算實際反扭角nz ：)cos(sinsincoscoscos122121sinsincoscoscoscos1211ZZSnz1增方位取正，增方位取正，減方位取負；減方位取負；sinsinsinsin2有問題！有問題！動力鉆具反扭角動力鉆具反扭角 反扭角的確定方法反扭角的確定方法資料反算法實例資料反算法實例 已知試鉆井段的資料：已知試鉆井段的資料： 1=8.750 ，2=10.50 ，1 =650 ，2 =320 ，S =420 ; 該段狗腿角用下式計算，該段狗腿角用下式計算， =5.7