Landmark-Compass培训材料

COMputerizedPlanning&AnalysisSurveySystemLandmarkGraphicsCorporationDrilling&WellServicesCOMPASS定向井、水平井计算机辅助设计和测斜分析系统基本概念定向井、水平井计算机辅助设计和测斜分析系统测量系统参考椭球体高斯-克吕格投影常用坐标系设计测量防碰扫描平台优选创建/打印用户报告来源误差Origins(来源)11987JamiesionTechnicalSoftware---DOSCOMPASS21994DRDofTulsa---Wellpath(DirectionalPackage)31995MunroGarrett---Target(DirectionalPackage)41995Landmark---COMPASSforWindows(DOS+Wellpath+Target)测量基础1GeodeticSystem大地测量系统FlatEarth－UTM－通用横向墨卡托图GPS-全球定位系统CGP-中国高斯投影2Ellipsoid参考椭球体WGS1984－1984年世界大地测量系统Krasovsky1940-1940年克拉索夫斯基3GeomagneticModelIGRF2000－2000年国际地磁参考场WMM95-1995年WorldmagneticModel1LocalCo-ordinate2mapCo-coordinate(平面直角坐标系，相对位置)Easting-横(E)Y坐标Nothing-纵(N)X坐标3GlobalCo-coordinate(地理坐标系，绝对位置)Latitude纬度Longitude经度4LeaseLine(租借线)North/South-NS向投影East/West-EW向投影参考椭球体Name平均曲率半径扁率采用国家GRS19806,378,1376,356,752.31/298.257最新推荐WGS19726,3178,1356,356,750.51/298.26NASAAustralian19656,378,1606,356,774.71/298.25AustraliaKrasovsky19406,378,2456,356,863.01/298.25USSRInternatl19246,378,3886,356,911.91/297保留HAYford19096,378,3886,356,911.91/297保留Clarkel18806,378,249.16,356,514.91/293.46Africa,FranceClarkel18666,378,206.46,356,583.81/294.98USA,PhilippinesAiry18496,377,563.46,356,256.91/299.32BritainBessel18416,377,397.26,356,079.01/299.13Europe,Chile,IndonesiaEverset18306,377,276.36,356,075.41/300.80India,Burma,Pakistan,Afghan,Thailand;etc.高斯-克吕格投影1高斯投影分带中央子午线以经度6°将全球分为60个带(6°投影)。我国采用由英国格林威治零子午线向东起算。我国境内最西部属第13投影带，最东部为第23投影带，全国共11个6°带。2高斯平面直角坐标系高斯投影中，投影带的中央子午线作为纵坐标轴(X轴)，赤道所形成的直线作为横座标轴(Y轴)。投影后互相垂直，其交点即为坐标原点，构成了统一的平面直角坐标系。3坐标换算地质部门设计的坐标属于高斯平面直角坐标。GPS(WGS－84)与BJZ－54坐标的换算需通过WGS－72坐标系统作为过渡。1323常用坐标系1三个北极地理北极、地磁北极、网格北极2三个参数子午线收敛角：高斯－克吕格平面直角坐标纵线与地理坐标纵线之间的差角；磁偏角：地理坐标纵线与地磁坐标纵线之间的夹角，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东磁偏角；在正北方位线以西称为西磁偏角地质设计的坐标(高斯－克吕格坐标)：井口、靶点和井底坐标3磁偏角校正:真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角TrueNorthMagneticNorthTrueNorthMagneticNorthCompass-SignofMagneticDeclination-MagneticDeclination+MagneticDeclinationEGridNorthMagneticNorthTrueNorthMagneticDeclinationGridConvergenceNorthernHemisphereRemembermethod:MakeTrueasbasementLieinEastis“+”DrawthisbeforeusingGrid,TrueandMagneticNorthE误差模型(系统)误差模型(系统)—如何计算井眼轨迹的不确定性TheErrorModeldefinesHowwellpathpositionaluncertaintyiscalculated.锥形误差ConeofError系统椭圆误差SystematicEllipse矢量误差ISCWSA(井眼测量精度工业导向委员会)(TheIndustrySteeringCommitteeforWellboreSurveyAccuracy)锥形误差ConeofError球体误差随深度变化(误差表面是个锥体)现场和试验数据前一个球体半径+井深变化量X工具误差系数/1000.工具误差系数(常数或者随井斜的变化而变化)起始误差=井口半径+井眼误差Thestartingerroraroundthewellboreisthewellerrorplusthetopboreholeradius(ifdefined).系统椭圆误差SystematicEllipse工业标准系统的内因和外因引起发生在同一个矢量方向上不考虑随机误差测斜阅读误差较小或者可以取消Thereareerrorsourcesthatarerandom,buttheyareassumedtobesmallandtendtocanceloutoveranumberofsurveyreadings.某些系数和加权数不适合现代定向测斜仪器六种误差系数____________________________________________SPE9223，C.J.M.Wolff&J.P.deWardt,JPTDec.1981不居中度Misalignmenterror工具在井眼/套管中心的误差(井斜和方位)相对深度误差RelativeDepthError钻具长度的丈量、拉伸和测斜电缆长度误差井斜误差TrueInclinationError测斜仪重力的影响以及仪器的井斜灵敏度罗盘误差CompassReferenceError磁性工具的干扰和准性的误差陀螺参考方位误差GyroscopeAzimuthError支架倾斜(GimbalDrift)造成的陀螺方位偏差磁性方位误差MagneticAzimuthError钻具的磁性影响六种误差系数SixCoefficients井斜、方位误差表格InclinationAzimuthErrorGrid:更精密的仪器(速率陀螺)仪器厂家提供矢量误差ISCWSA固态磁性仪器MWD&EMSSolidStateMagneticInstruments描述动态误差项DynamicNumberofErrorTerms误差项名称、矢量方向、与误差源的连接方式、误差项单位、误差计算公式_________________________________________________SPE56702，H.Williamson“AccuracyPredictionforDirectionalMWD运行环境：Windows95,Windows98orWindowsNT推荐CPU：奔腾II200Mhz安装要求硬盘：30M系统内存要求：64MSVGA：800×600COMPASSforWindowsVersion98.7(32bit)井眼轨迹设计•常规定向井•水平井•两维井/三维井•待钻井眼•井眼轨迹优化定向井轨迹设计1剖面类型三段制(“J”)剖面和五段制(“S”)等二维定向井、三维定向井2设计原则根据油田勘探、开发部署的要求，保证安全钻井要有利于提高油气产量和采收率应有利于钻井、采油和修井作业应尽可能选择比较简单的剖面类型水平井轨迹设计1水平井剖面类型小、中、大曲率半径水平井2水平井剖面形状双增剖面、变曲率剖面、圆弧单增剖面等3设计依据钻井目的及采用的钻井方式工艺装备条件及技术水平目的层的厚度、产状设计井的基本设计数据水平井分类分类造斜率(°/100ft)半径(ft)长半径2to82865to716中半径8to30716to191过渡30to60191to95短半径60to20095to28分类ToMDToTVDToInclinationToDirectionDogleg/ToolfaceCurvesOnLinebyTVD(Calc.Dogleg&Toolface)TVD,Lat&Dep(Calc.Dogleg&Toolface)TangenttoPointAlignbyInclinationToMDToTVDTangenttoatoPointPoint(Calc.Build&Turn)OnLinebyTVD(Calc.Build&Turn)Build/TurnCurvesToAzimuthToInclinationAlignbyInclinationOptimisetrajectorydesignKOPDoglegTorque/Drag井眼轨迹测量计算LANDMARK井眼轨迹控制概念井眼轨迹控制：采用合理的措施(包括BHA、操作参数及测控系统等),强制钻头沿预制轨道破碎地层而钻进的过程。控制井眼轨迹：－需要研制专门的井下工具和测斜系统(硬件)－必须开发井眼轨迹预测和控制软件(软件)计算参数基本参数：井深、井斜、方位计算参数：垂深、N和E坐标、水平投影长度、垂直分量、井眼曲率（狗腿严重度）、闭合方位、闭合距……井眼轨迹的测量与计算测斜方法1单点测斜:一次下井只能测一个井深的参数2多点测斜仪:一次下井可记录井眼轨迹上多个井深处的井眼轨迹参数3随钻测斜仪:随同钻柱一同下入井内，在钻进过程中连续测量，并实时将测量数据传至地面测量误差的形成1由于井眼轨迹的理想假设，导致了与真实井眼轨迹的偏差2测量数据在每次测量过程中存在着不同程度的误差，导致由此计算出来的井眼轨迹与实际轨迹不符3由于测点间存在间距(一般30m)，造成井眼轨迹误差测量数据的处理1不确定椭圆随着井深的增加而加大2要用陀螺测量资料校正“不确定椭园区”3Compass提供三种误差分析方法：－ConeofError－SystematicEllipse－ISCWSAVerticalSectionViewinBoreholeAzimuthPlanViewTVDEastV.SectionTVDNorthVerticalLateralHighSideH.MinorMin.AziDepthLateralHighSideXBoreholePlane=Perpendiculartowellpathvectoratdepthofinterest3DimensionalViewCompassErrorEllipseReportXBoreholeXBoreholeDepth测量仪器误差值误差分类：1，系统误差2，随机误差3，过失误差深度误差(1/1000)线性误差(Degree)角度误差(Degree)基准误差(Degree)钻具磁性误差(Degree)陀螺误差(Degree)GoogGyro0.50.030.20.1-0