定向井測(cè)斜計(jì)算課件

1、定向井的測(cè)斜計(jì)算測(cè)斜計(jì)算概述；關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定；測(cè)斜計(jì)算方法；測(cè)斜計(jì)算方法的對(duì)比與選擇；測(cè)斜計(jì)算結(jié)果的常規(guī)繪圖；井眼軌跡質(zhì)量的評(píng)定；測(cè)斜計(jì)算概述計(jì)算的依據(jù)：測(cè)斜數(shù)據(jù)（，L）計(jì)算的內(nèi)容：測(cè)段計(jì)算：D， S， N， E，K，共計(jì)五項(xiàng)。測(cè)點(diǎn)計(jì)算：D，S，N，E，A，V，共計(jì)七項(xiàng)。計(jì)算的意義：指導(dǎo)施工：將計(jì)算結(jié)果繪圖，及時(shí)掌握軌跡發(fā)展的趨勢(shì)，及時(shí)采取有效措施；資料保存：井眼軌跡的數(shù)據(jù)，是一口井的最重要數(shù)據(jù)之一，對(duì)鉆井、采油、修井、開發(fā)，都有重要意義。以下講課種，S代表水平投影長(zhǎng)度，A代表水平位移；測(cè)斜計(jì)算概述計(jì)算方法的多樣性來(lái)源于測(cè)段形狀的不確定性。經(jīng)過(guò)測(cè)斜，人們只知道一個(gè)測(cè)段的兩個(gè)端點(diǎn)處的

2、有關(guān)參數(shù)（井斜角、井斜方位角和井深），對(duì)兩端點(diǎn)之間的測(cè)段形狀則一無(wú)所知。一無(wú)所知，無(wú)法計(jì)算，要計(jì)算，只好假設(shè)。假設(shè)不同，則計(jì)算方法不同。假設(shè)相同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的處理不同，也形成不同計(jì)算方法；有人將別的方法進(jìn)行某種簡(jiǎn)化，也會(huì)得到新的計(jì)算方法；常見(jiàn)的、基本的、有價(jià)值的計(jì)算方法，有八種。以下講課種，S代表水平投影長(zhǎng)度，A代表水平位移；關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定測(cè)斜計(jì)算方法：我國(guó)鉆井專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，使用平均角法或校正平均角法。對(duì)測(cè)斜計(jì)算數(shù)據(jù)的規(guī)定：1. 測(cè)點(diǎn)編號(hào)：自上而下，第一個(gè)井斜角不 為零的測(cè)點(diǎn)為第1 測(cè)點(diǎn)，i=1,2,3, 至n 2. 測(cè)段編號(hào)：自上而下編號(hào)，第i-1個(gè)測(cè)點(diǎn)與第i 個(gè)

3、測(cè)點(diǎn)之間所夾的測(cè)段為第i 個(gè)測(cè)段3. 第1測(cè)段,應(yīng)該是第0測(cè)點(diǎn)和第1測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)段4. 第測(cè)點(diǎn)：沒(méi)有連接點(diǎn)時(shí)，要規(guī)定第測(cè)點(diǎn): 0=0 ; L0=L1-25m ; 0=1 ;關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定5. 用于計(jì)算全井軌跡的計(jì)算數(shù)據(jù)必須是多點(diǎn)測(cè)斜儀測(cè)得的數(shù)據(jù)6. 磁性測(cè)斜儀測(cè)得的方位角數(shù)據(jù)，須根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)年的磁偏角，進(jìn)行校正7. 測(cè)點(diǎn)中若有一測(cè)點(diǎn)井斜角為零，則該點(diǎn)方位角等于相鄰測(cè)點(diǎn)的方位角8. 方位角變化，在一個(gè)測(cè)段內(nèi)不超過(guò)180。若方位角增量大于180,應(yīng)按反轉(zhuǎn)方向計(jì)算。關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定8. 方位角變化值，在一個(gè)測(cè)段內(nèi)不超過(guò)180。若方位角增量大于180,應(yīng)按反轉(zhuǎn)方向計(jì)算。當(dāng)1=250

4、，2=2150，求=？c=?當(dāng)1=3550，2=150，求=？c=?當(dāng)1=2850，2=950，求=？c=?c=?c=?關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定當(dāng)1=250，2=2150，求=-1700c=-600當(dāng)1=3550，2=150，求=200c=50當(dāng)1=2850，2=950，求=1700c=100c=329.50c=250當(dāng)1=3000，2=600，求=1200c=00關(guān)于測(cè)斜計(jì)算問(wèn)題的若干規(guī)定9. 還有一種更特殊的情況：一個(gè)測(cè)段內(nèi)，方位角增量正好等于180。這種情況應(yīng)該按照+180o，還是-180o，這牽扯到井眼軌跡的旋轉(zhuǎn)方向問(wèn)題，需要規(guī)定。但標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)尚未對(duì)此做出規(guī)定。做出規(guī)定的必要性：例

5、如：1=45o，2=225o。若=1800，則c=1350；若=-1800，則c=3150；本人提出：應(yīng)根據(jù)上測(cè)段的方位角變化趨勢(shì)判斷其符號(hào) ：上測(cè)段若是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則本測(cè)段也按照順時(shí)針處理；上測(cè)段若是反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則本測(cè)段也按照反時(shí)針處理；測(cè)斜計(jì)算的一般過(guò)程：先進(jìn)行測(cè)段計(jì)算：算出D， S， N， E，K，。由于井眼曲率K的計(jì)算，所有方法均采用同一公式，所以方法不同，只是D， S， N， E四個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式不同。在測(cè)段計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)計(jì)算。不管那種方法，測(cè)點(diǎn)計(jì)算所用公式都是一樣的。測(cè)點(diǎn)計(jì)算的其他公式：(N20)以下各種不同方法，僅僅在于D， S， N， E四個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式不同。式中的0

6、是該井原設(shè)計(jì)方位角。測(cè)斜計(jì)算方法正切法正切法又稱下切點(diǎn)法，下點(diǎn)切線法。假設(shè)：測(cè)段為一直線，方向與下測(cè)點(diǎn)井眼方向一致。所有方法中最簡(jiǎn)單的，計(jì)算誤差最大的。測(cè)斜計(jì)算方法平均角法平均角法又稱角平均法。假設(shè)：測(cè)段為一直線，其方向?yàn)樯舷聝蓚?cè)點(diǎn)處井眼方向的“和方向”，即方向的矢量和。式中：測(cè)斜計(jì)算方法平衡正切法假設(shè)：一個(gè)測(cè)段分為兩段，各等于測(cè)段長(zhǎng)度一半的直線構(gòu)成的折線。這種方法在國(guó)外用的比較多。測(cè)斜計(jì)算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)曲率半徑法的來(lái)源：1968年，美國(guó)人G.J.Wilson提出了曲率半徑法。假設(shè)測(cè)段為一圓滑曲線，該曲線與上下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向相切，而且該曲線的垂直投影圖和水平投影圖，都是圓弧。

7、Wilson最初發(fā)表的公式使用了許多絕對(duì)值符號(hào)，使測(cè)段的坐標(biāo)增量計(jì)算值全為正值，在計(jì)算測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)卻要判斷是加還是減，所以不便于使用。1976年，美國(guó)人J.T.CRAIG和B.V.RANDALL對(duì)曲率半徑法做了進(jìn)一步描述，說(shuō)曲率半徑法的測(cè)段形狀是一“空間曲線”，是“特殊的曲線”，并說(shuō)此曲線是一個(gè)球或圓的一部分，即乃是圓弧。另外，還對(duì)公式的形式做了修正，取消了絕對(duì)值號(hào)，使之便于使用。于是應(yīng)用更為廣泛了。曲率半徑法存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是它的概念是含糊的，甚至可以說(shuō)是錯(cuò)誤的。 圓柱螺線法的來(lái)源：1975年，我國(guó)鄭基英教授提出了圓柱螺線法。他的假設(shè)條件是：兩測(cè)點(diǎn)間的測(cè)段是一條等變螺旋角的圓柱螺線，螺線

8、在兩端點(diǎn)處與上、下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向相切。 圓柱螺線的水平投影圖乃是圓弧，垂直剖面圖也正好是圓弧。這樣就與曲率半徑法推導(dǎo)公式的假設(shè)條件完全相同 由于圓柱螺線法概念清晰、明確，而且推導(dǎo)出的公式的表達(dá)形式也比較好。圓柱螺線法的公式表達(dá)形式與曲率半徑法不同，但公式實(shí)質(zhì)上是相同的。 測(cè)斜計(jì)算方法曲率半徑法計(jì)算公式測(cè)斜計(jì)算方法圓柱螺線法計(jì)算公式測(cè)斜計(jì)算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)的特述情況處理第一種情況： 1=2；21；即=0； 0。測(cè)斜計(jì)算方法圓柱螺線法(曲率半徑法)的述情況處理第二種情況： 1 2；2 = 1；即 0； = 0。第三種情況： 1 = 2；2 = 1； 即 = 0； = 0。測(cè)斜計(jì)算方

9、法校正平均角法三角函數(shù)sinx可以展開成馬克勞林無(wú)窮級(jí)數(shù)的形式：此級(jí)數(shù)收斂很快，可近似取前兩項(xiàng)，即：將此式代入到圓柱螺線法的計(jì)算公式中，可得：測(cè)斜計(jì)算方法校正平均角法將此二式代入到圓柱螺線法公式中，可得：這就是校正平均角法的計(jì)算公式令：公式變?yōu)槠骄欠ǖ男问?，但多了兩個(gè)系數(shù) fA和fH 。fA和fH，可以看作是校正平均角法的校正系數(shù)。測(cè)斜計(jì)算方法校正平均角法校正平均角法的優(yōu)點(diǎn)：校正平均角法是從圓柱螺線法公式經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化而推導(dǎo)出來(lái)的。校正平均角法的計(jì)算精度，幾乎與圓柱螺線法完全相同。最大優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，不存在特殊情況處理問(wèn)題。當(dāng)式中的括弧等于1 時(shí)，公式變?yōu)槠骄欠?。所以，我?guó)定向井標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)規(guī)定

10、，當(dāng)使用手算進(jìn)行測(cè)斜計(jì)算時(shí)，要使用校正平均角法。測(cè)斜計(jì)算方法最小曲率法假設(shè)兩測(cè)點(diǎn)間的井段是一段平面上的圓弧，圓弧在兩端點(diǎn)處與上下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向相切。 測(cè)段是一段圓弧，那么它的水平投影圖和垂直剖面圖一般來(lái)說(shuō)不是圓弧。對(duì)于需要計(jì)算水平投影長(zhǎng)度的， 可用如下近似公式：測(cè)斜計(jì)算方法斜面圓弧法1973年，美國(guó)人首先提出圓弧法，并推導(dǎo)出了計(jì)算公式。可是這套計(jì)算公式太復(fù)雜了，計(jì)算一個(gè)測(cè)點(diǎn)需要15個(gè)步驟的運(yùn)算，而且公式中尚有錯(cuò)誤之處。1976年，美國(guó)又有人提出最小曲率法，其假設(shè)與圓弧法完全相同。但在推導(dǎo)公式時(shí)采取了完全不同的思路，得出了一套相當(dāng)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式，并得到了較廣泛的應(yīng)用。 石油大學(xué)（華東）韓志勇

11、教授系統(tǒng)地推導(dǎo)了圓弧法公式，改正了原作者公式的錯(cuò)誤，將方法定名為“斜面圓弧法”。斜面圓弧法雖然沒(méi)有在測(cè)斜計(jì)算中廣泛應(yīng)用，但推導(dǎo)的有關(guān)關(guān)系式，在定向井的其他方面，得到深入地應(yīng)用。測(cè)斜計(jì)算方法弦步法弦步法是我國(guó)劉福齊同志首先提出來(lái)的，并且給出了準(zhǔn)確實(shí)用的計(jì)算公式。弦步法亦假設(shè)相鄰兩測(cè)點(diǎn)之間的井眼軸線為空間一平面上的圓弧曲線。弦步法認(rèn)為，我們?cè)跍y(cè)井時(shí)并不能測(cè)出這個(gè)圓弧的長(zhǎng)度，而實(shí)際測(cè)出的是這段圓弧的弦的長(zhǎng)度。如圖所示，在實(shí)際測(cè)斜時(shí)，由于鉆柱或電纜被盡可能拉直，所以鉆柱或電纜的軸線并不完全與井眼軸線重合，而是近似地與圓弧形井眼軸線的“弦”相重合。這就使得用鉆柱或電纜測(cè)得的“測(cè)段長(zhǎng)度”，并不代表“井段長(zhǎng)度”，而是“弦長(zhǎng)”。按照這個(gè)假設(shè)來(lái)計(jì)算井眼軌跡的方法就是弦步法。 測(cè)斜計(jì)算方法弦步法弦步法計(jì)算公式：測(cè)斜計(jì)算方法的對(duì)比選擇上述七種計(jì)算方法可分為三類：曲線法優(yōu)于直線法和折線法。手算用平均角法，電算用曲線法。動(dòng)力鉆具鉆出的井眼用最小曲率法；轉(zhuǎn)盤鉆鉆出的井眼用圓柱螺線法。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)規(guī)定：用圓柱螺線法和最小曲率法。正切法，公認(rèn)是不準(zhǔn)確的，目前已經(jīng)廢棄。下面我們僅僅對(duì)比其他六種方法。測(cè)斜計(jì)算結(jié)果的常規(guī)繪圖目前的繪圖方法，不管是手繪圖還是計(jì)算機(jī)繪圖，都根據(jù)測(cè)斜計(jì)算結(jié)果，采用坐標(biāo)繪圖法。測(cè)斜計(jì)算結(jié)果的常規(guī)繪圖垂直投影圖的另一種作法：利用垂直剖面