1井眼轨迹的基本概念(换底)

井眼轨迹的基本概念1.井身的基本参数；2.井斜变化率与井斜方位变化率；3.井眼轴线形状的图示法；4.其他井身参数；5.井眼轴线在平面图上的曲率；6.井眼曲率；井眼轨迹的基本参数•所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。•测斜：一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。为了进行轨迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹测量，这就是“测斜”。•测点与测段：目前常用的测斜方法并不是连续测斜，而是每隔一定长度的井段测一个点。这些井段被称为“测段”，这些点被称为“测点”。•基本参数：测斜仪器在每个点上测得的参数有三个，即井深、井斜角和井斜方位角。这三个参数就是轨迹的基本参数。井眼轨迹的基本参数•井深：–指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(MeasureDepth)。井深是以钻柱或电缆的长度来量测。井深既是测点的基本参数之一，又是表明测点位置的标志。–井深常以字母Ｌ表示，单位为米(m)。井深的增量称为井段，以ΔＬ表示。二测点之间的井段长度称为段长。一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。井眼轨迹的基本参数•井斜角：–井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。–过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。–井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。–显然，井眼方向线与重力线都是有向线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。–井斜角常以希腊字母α表示，单位为度(°)。一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，以Δα表示。井眼轨迹的基本参数•井斜方位角：–1.井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜方位线。井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井眼方位线（井斜方位线）–2.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上每一点作投影线的切线，该切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线，或称井斜方位线。–上述1和2两个定义，是相同的，都是正确的。–以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线（井斜方位线）上所转过的角度，即井眼方位角。注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。井眼轨迹的基本参数–井斜方位角常以字母φ表示，单位为度(°)。井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可以在0～360°范围内变化。–注意“方向”与“方位”的区别。方位线则是水平面上的矢量，而方向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某个水平面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的方向线。该点的井眼方位线则指该点井眼方向线在水平面上的投影。在学习扭方位计算时，也要特别注意这个区别。井眼轨迹的基本参数•磁偏角–目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的。磁北方位与正北分位并不重合而是有个夹角，称为磁偏角。磁偏角又分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在正北分位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北分位线的西面。用磁性测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过换算求得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。换算的方法如下：不准确的说法：“地北与磁北之间的差值，称为磁偏角”“以地球北极为准，磁北在其右边的为东磁偏角，……”真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角井眼轨迹的基本参数•磁偏角：磁偏角地图：井眼轨迹的基本参数•象限角–井斜方位角还有另一种表示方式，称“象限角”它是指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角在0～90度之间变化。书写时需注明所在的象限，如N67.5°W。象限角换算成方位角：第一象限：00+象限角；第二象限：1800-象限角；第三象限：1800+象限角；第四象限：3600-象限角井眼轨迹的基本参数•象限方位角的磁偏角校正，更为麻烦。–区别东西磁偏角；–区别在哪个象限里；磁偏角校正(课堂练习)•1.我国中原油田的磁偏角大约是西偏40。某测点测得井斜方位角为2.50，求真方位角=？•2.我国新疆克拉玛依油田的磁偏角大约是东偏4.10。某测点测得井斜方位角为3580，求真方位角=？•3.胜利油田西磁偏角5.50，磁方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？•4.大庆油田西磁偏角10.40，测得象限角=N67.50W；求校正后象限角=？真方位角=？•5.东磁偏角50，测得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？•6.东磁偏角50，测得象限角=S600E；求校正后象限角=？358.502.102870N730WN77.90W282.1o1250S550ES550E磁偏角校正(课堂练习)•1.我国胜利油田的磁偏角大约是西偏5.50。某测点测得井斜方位角为2.50，求真方位角=358.50•2.我国新疆克拉玛依油田的磁偏角大约是东偏4.10。某测点测得井斜方位角为3580，求真方位角=2.10•3.胜利油田西磁偏角5.50，测得方位角292.50，求真方位角=2870如果用象限角表示，象限角=N730W•4.西磁偏角5.50，测得象限角=N67.50W；求校正后象限角=N77.90W;真方位角=282.1o•5.东磁偏角50，测得方位角1200，求真方位角=1250。如果用象限角表示，象限角=S550E•6.东磁偏角50，测得象限角=S600E；求校正后象限角=S550E井斜变化率和井斜方位变化率•井斜角和井斜方位角是在随着井深而不断变化的。既然在变化，就有变化快慢之分。变化率就是变化的快慢。•井斜变化率：是指井斜角随井深变化的程度，以Ｋα表示。严格地讲，井斜变化率是井斜角α对井深Ｌ的一阶导数，可写为：•以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜角变化值（Δα）与二测点间井段长度（ΔL）的比值来表示井斜变化率的。•求得的乃是该测段的平均井斜变化率：KdadLKL井斜变化率和井斜方位变化率•井斜方位变化率：是指井斜方位角随井深变化的程度，以Ｋφ表示。严格地讲，井斜方位变化率是井斜方位角φ对井深Ｌ的一阶导数，可写为：•以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜方位角变化值（Δφ）与二测点间井段长度（ΔL）的比值来表示井斜方位变化率的。•求得的乃是该测段的平均井斜方位变化率：dLdKLK井眼轴线形状的图示法•三维坐标图示法：–井眼轴限的特点：形状复杂，结构简单。无法给人以立体感。–需要采用辅助面增强立体感。–只在特殊时候采用。井眼轴线形状的图示法•柱面图表示法：–垂直剖面图的形成：实钻井眼是一条空间曲线，设想经过这条曲线上的每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线就构成了一个曲面。–这个曲面与水平面的交线就是这口井的水平投影图。–这个曲面乃是柱面，它的显著特点，是可以展平到平面上。当这个柱面展平时，井眼轴线也被展到平面上，这就是井眼轴线的垂直剖面图。–最大特点：柱面展平后，井眼长度和井斜角都保持不变。井眼轴线形状的图示法•柱面图表示法：–此法曾在我国油田现场得到广泛使用。–包括两张图：一是水平投影图，相当于俯视图，与投影图表示法相同；一是垂直剖面图(横坐标P，纵坐标D)，与垂直投影图不同，它不是在某个铅垂平面上的投影。–优点：•凭着这两张图，即可了解井眼的空间形状；•可以反映出井身参数的真实值•作图容易，利用测斜资料算出每个测点的坐标位置，即可作图。井眼轴线形状的图示法•投影图表示法–相当于机械制图中的视图表示法，在国外使用广泛。–这种图示法包括两张图：一张是水平投影图，相当于俯视图。一张是垂直投影图，相当于侧视图，其投影面选在原设计方位线所在的铅垂平面上(横坐标V，纵坐标D)。–投影图主要用于指导施工。–优点：从图上可直接看出，需要增斜还是需要降斜，需要增方位还是需要减方位。也可根据这张图，可以想象出井眼轴线的空间形状。–缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参数的真实值。其他井身参数•垂直深度：简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量称为垂增。垂深常以字母Ｄ表示，垂增以ΔＤ表示。•水平投影长度：简称水平长度或平长，是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平长度的增量称为平增。平长以字母S表示，平增以ΔS表示。•北南坐标(N)和东西坐标(E)：是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。其他井身参数•水平位移：简称平移，指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线称为平移方位线。水平位移常以字母A表示。•平移方位角：指平移方位线所在的方位角，即以正北方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角度，常以字母θ表示。•闭合距与闭合方位：国外将水平位移称作闭合距(ClosureDistance)，将平移方位角称作闭合方位角(ClosureAzimuth)。我国现场常特指完钻时的水平位移为闭合距，平移方位角为闭合方位角。•水平位移和水平长度是完全不同的概念。视平移：有人称为投影位移，英文称VerticalSection，视平移可以定义为水平位移在设计方位线上的投影。视平移以字母Ｖ表示。井眼轴线在柱面图上的曲率•柱面图上的曲率：–垂直剖面图上的曲率：等于井斜角对井深的一阶导数，以KH表示。正好等于井斜变化率Kα。–水平投影图上的曲率：等于井斜方位角对水平投影长度的一阶导数，以KA表示。他与井斜方位变化率不同。KdLdKHsinsinKdLddsdKAsinAKK不讲井眼曲率及其计算•全角变化值的概念：–井斜角表示井眼偏离铅垂线的程度。井斜不仅有斜度变化，还有井斜方位的变化。井斜角和井斜方位角的不断变化，反映了井眼前进方向的变化。–井眼轴线上，从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度，称为全角变化值，既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的变化。–全角变化值是根据微分几何原理，推导出的一个数学表达式来计算，全角变化值通常以γ表示。222sinc井眼曲率及其计算•狗腿角的概念：–井斜角表示井眼偏离铅垂线的程度。井斜不仅有斜度变化，还有井斜方位的变化。井斜角和井斜方位角的不断变化，反映了井眼前进方向的变化。–井眼轴线上，从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度，既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的变化。–Lubinski假设在一个测段内井眼变化是在空间某平面上，将此方向变化的角度称为狗腿角，通常也以γ表示。–狗腿角的计算公式根据空间几何关系推导，如下：cossinsincoscoscos2121井眼曲率及其计算•井眼曲率的概念：–井眼弯曲的程度：井段长度不变，狗腿角越大，则井眼前进方向变化的越快，井眼弯曲越厉害，井眼曲率越大。–井眼曲率可以用两种表示方法：•全角变化率，是指单位长度井段内全角变化值的大小。•狗腿严重度(简称为狗腿度)，是指单位长度井段内狗腿角的大小。单位为：(o/30m)。–井眼曲率计算方法:有公式计算法、查图法、图解法、查表法和尺算法等五种。后四种皆来源于公式计算法。公式计算法又可分为三套。KL222sinccossinsincoscoscos2121井眼曲率及其计算•第一套计算公式：•根据空间微分几何原理推导，可得：•对于一个测段来说，以和代入，•并以测段平均井斜角代替公式中的α，得到：•令：则：KKK222sinKKKHA224sinKLKLc122cLLK222sinKL222sinc这就是全角变化值的计算公式。课堂练习：全角变化值的计算：第一套方法序号测点参数计算方法和结果α1α2ΔφΔααcγ1353982152083253104101505606