6.2 定向井实钻轨迹计算在线视频

下面讲

定向井实钻轨迹计算

这个知识点

大家都知道

我们定向井设计过程中

有设计轨迹

有实钻轨迹

而实钻轨迹是通过我们测量的工具

测得的

比如说它的

井深

井斜角

方位角

得到实际轨迹的一个形状

或者是它某个位置

某个测点的

在以井口为坐标的

比如说

北坐标

东坐标

垂深

水平位移

视平移之类的

但是

假如说我们知道

井深

井斜方位

如何去测算出

这个测点在空间的具体位置

我们这节知识点

这节知识点

就解决这个问题

首先我们为什么

我们想想为什么

算实钻的井眼轨迹

要了解这个实钻的井眼轨迹

我们就是说

要了解实钻轨迹和设计轨迹的偏差

如果实钻轨迹和设计轨迹的偏差

比较大

我们可以采取

轨迹控制的措施

来调整

实钻的井眼轨迹

另外我们了解实钻井眼轨迹

为后续的固井

采油

完井

试井这些设计

提供实际的形状

第三个

在我们设计定向井钻井过程中

我们要了解

地层的自然造斜规律

方位漂移规律

为以后的

在这个区域打井

提供基础参数

最终的目的

还要去检测

实钻井眼轨迹的

井眼曲率

我们来看看

实钻井眼轨迹计算

基本的一个内容

首先就是这个图

1点和2点是

实际井眼轨迹的两个测点

而且我们在1点和2点之间

中间的

我们只知道测点的位置

但是不知道这个中间

这个1点和2点中间

这个测段到底是什么形状

怎么办呢

但是我们就是要想办法

了解通过1点的

井深参数

来确定

2点的井深参数

所以这个地方就有一个

首先要算出

1点和2点它

垂深的增量

水平位移的增量

垂深的增量ΔH

水平位移的增量ΔS

以及在东坐标的增量Δ1

和北坐标的增量ΔN

在知道这些测段的参数以后

我们才能够一段一段的

把多个测段累加起来

来得到

每一个测段的井深轨迹

比如说这个1点2点3点

我们知道1点的井深参数

通过把1点和2点之间的

测段参数

比如说

垂深

北坐标

东坐标

算出来

然后再算出第二段的

北坐标

东坐标

垂深

再算出第三段的

垂深增量

北坐标增量

东坐标增量

然后把每一段的

测段

把它累加起来

就得到了

这个

每一个测点的

相对于井口处的

北坐标

东坐标

垂深

这样我们就可以确定

这个我们实钻井眼轨迹的

一个位置

而且有这些参数以后

我们可以绘制出

在垂直投影图上

绘制出

井深的形状

在水平投影图上

也能够绘制出

井深的形状

这是我们算的

实钻井眼轨迹的

基本要求

我们看看有了这个基本要求

现在有哪些

实钻轨迹的计算方法

通常情况下

我们有所谓的正切法

平均角法

平衡正切法

曲率半径法

和最小曲率法

由于时间的关系

我们重点讲

最小曲率法

但是在最小曲率法计算的过程中

我们要用到

平均角法

的一些知识

所以我们首先看

平均角法

它是怎么算的

其实在实钻轨迹计算过程中

我们只要搞清楚了

每个不同方法的它的假设

根据我们在高中学的

平面几何和三角的一些关系

我们都能够算出

井眼轨迹的一些

分段参数

我们看看这个

所谓正切法

我们看看它的基本假设

所谓正切法就是

实钻轨迹是空间上的一条直线

直线的井斜角和方位角是

下测点的井斜角和方位角

你根据这个

你可以算出

这个测段的井深增量参数

然后平均角法

是实钻轨迹也是一条直线

只不过这个直线的井斜角和方位角

是上下两个测点的

平均井斜角和方位角

而平衡正切法

是实钻井眼轨迹是

两条切线组成

上段切线的

井斜角和方位角是

上测点的

井斜角和方位角

而下段切线的

井斜角和方位角

是下测点的

井斜角和方位角

就是下面这四个图

最左边第一个图

是指的是一条直线

就是测点AB之间的

两个测点之间的

井眼轨迹是一条直线

那么这条直线投影到

垂直面上

投影到水平面上

后面两个图

是这两个直线

分别投影到

垂直面和水平面上

的一个结果

然后曲率半径法就是

实钻轨迹在垂直展开面上

和水平面上都是一个圆弧

根据这个基本假设

我们就可以算出测段的

井深参数值增量

而我们现场用到最多的

就是所谓的最小曲率法

就是这个最小曲率法

是实钻轨迹是

空间斜平面上的一条圆弧

有了这个假设以后

我们就可以算出

这个空间斜平面

这个圆弧

它这两个测段的

井深参数的增量

比如说

北坐标

东坐标

和垂深

我们看看

这个平均角法

刚才讲过

平均角法的基本假设

测段是一条直线

直线的井斜角

是上下两个测点的

井斜角的平均值

方位角是

上下两个测点的

方位角的平均值

就是后面的这个

比如说

原先的这个

实钻的井眼轨迹是

红色的这个

然后我们假设

实钻轨迹是

A1点到2点的一条直线

这条直线的井斜角

是上下两个测点的

平均井斜角

方位角

是上下两个测点的平均井斜角

有了这个基本假设以后

我们就通过简单的三角关系

就可以得到

这个测段的

它的垂深的增量

和水平位移增量

大家可以看看

这这个公式中

这个蓝颜色的这条直线

它的井斜角

平均井斜角

是知道的

可以算出

这个长度1点到2点的长度

就是测段的

两个测点的

测深的差值

然后1点2点

之间的长度知道

井斜角

平均井斜角知道

这个ΔH

垂深增量就知道

这个ΔS

水平位移增量就知道

这个水平位移增量投影到水平面上

它的长度就是ΔS

然后知道这个方位角以后

我们可以把它投影到

北坐标方向

或者东坐标方向

就得到了这个测段的

垂深的增量

水平位移增量

北坐标增量

和东坐标增量

同样的

已知1点的垂深

北坐标

东坐标

累加上这个测段的

垂深的增量

水平位移增量

东坐标增量

和北坐标增量

就可以得到2点的

井深的参数

就是得到2点的

垂深

水平位移

北坐标

和东坐标

然后在这个地方

我们要算出一个闭合距

所谓闭合距

在基本的概念就是

任何一点

到经过井眼垂线的距离

实际上就是

这个测点的北坐标

东坐标

根据刚才的计算方法

计算出来了

算出它以后

根据上面一个公式

就可以知道

北坐标的平方

加东坐标的平方

开方

一个简单的三角关系

就可以得到

这个测就是

这个测点到井口的

直线距离

然后知道这个直线距离以后

这条直线的它的方位

就是Φc

这个角度也可以

因为知道

北坐标和东坐标是知道

可以根据三角函数的

反函数

就可以算出

这条直线的闭合方位

只不过说

在三角函数中

第一象限和第四象限

反正切的定义域是在

第一象限和第四象限

也就是说它的值是在

-2/π到2/π之间

如何计算出

方位角是180度270度

你就加上一个

如果北坐标小于0

也就是说

是测点处在

第二象限或第三象限时

我们在这个

原来的计算方式不变的情况下

加上180度

就得到了闭合方位

这样算出闭合方位

是0到360度之间的

这个视平移

就应该是这个闭合距

因为刚才的闭合距是算出来的

闭合方位是知道的

然后这个井眼轨迹的投影方位

通常对于二维井眼轨迹来说

就是这个轨迹的

靶点的

或者是这个

它的这个方位角

就是轨迹设计的方位角

这个叫Φt是知道的

Φc是算出来的

把这个直线

闭合距投影到

投影方向线

设计方向线上

投影方向线上

就得到视平移

我们再看看

最小曲率法

刚才说的

平均角法

主要就是为了

最小曲率法做准备的

因为最小曲率法

是我们用的最多的

也是一个最准的一个计算方法

我们看看它的基本假设是

实际的井眼轨迹是

空间斜平面上的圆弧

圆弧的上下两段

与经过1点和2点的

切线相切

在这个平面上

最左边那个图

我们可以看出

这个红颜色的就是

空间斜平面上的一个实钻轨迹

1点和2点是两个测点

M和Mp是

经过1点和2点的切线

通过这个

而且这个

又是1和

经过1点和2点的圆弧

也是空间斜平面上一个圆弧

我们可以根据

简单的一个圆弧相切的一个公式

就可以知道1

M1M2是相等的

通过这个我们就可以算出

这个1点和2点

它的垂深的增量

北坐标和东坐标增量

具体怎么算我们看看下一张片

这个计算的步骤

首先第一步

就是计算测段的全角和井眼曲率

然后第二步计算

空间斜平面圆弧的半径

第三个

计算刚才说的

两个切线段的长度

接下来是

分别计算两个切线段的垂深增量

然后北坐标和东坐标增量应该是

然后

接下来就把

北坐标和东坐标增量算出来以后

就可以得到这个测段的

井深参数的一个增量值

我们具体我们看看第一段

计算测段的全角

因为刚才

上一节课讲的

计算全角的公式是

给你们给过的

这个β或者γ

但是可以算的

井眼曲率也是可以算出来的

通过井眼曲率

就可以算出

这个1点到2点的

这个空间斜平面的

曲率半径

有了这个曲率半径以后

那么相当于

假如说这一点有个O点的话

O1M就是一个直角三角形

它的直角三角形的一边R是知道的

然后它这个角度

是二分之β

也就是说前角的一半

1M的这个切线段的长度

你们就可以通过三角关系

去把它算出来

就是后面的那个公式

有了这个公式以后

我们就可以计算出

测段的

垂深的增量

和水平位移增量

实际上刚才你们仔细看

1M和M2这两个测段是

是两条直线

而且它的直线长度是相等的

我们可以分别算出1M和M2

的垂深的增量

就是像刚才的这个

就是这个片中的第一个公式

因为这个切线段的长度是知道的

它的井斜角知道

就可以算出垂深的增量

在讲平均角法的知识的时候

已知测段的长度

就可以算出

这个测段在

垂深的方向上的增量

这是一个道理

只不过说我这个测段的长度

跟刚才的

就是说这个曲线段的长度

不是刚才测段的长度

道理是一样的

有了这个垂深的增量以后

我们可以算出

北坐标和东坐标的增量

因为两个测段

两个切线的测段

在水平面的投影

ΔS1和ΔS2

是都分别算出来的

算出来以后

我就把这个ΔS1

和ΔS2

就是这两个测段在水平面的投影

分别投影到北坐标和东坐标方向

然后把它累加起来

就得到了这个测段的

北坐标增量

和东坐标增量

然后有的时候

在计算过程中

需要知道这个测段的水平投影长度

也可以根据这个公式

这个片上的公式

算出空间斜平面上的

这个测段

在水平面的投影长度

就是底下这个红颜色的这一段

这个段的长度是可以算出来的

然后由于

我们通过

最小曲率法和平均角法

你任意选一种方法

就可以算出这个测点的

井深

测点的垂深 北坐标

东坐标

然后你把每一个测段累加起来

就是可以得到

这个测段末端的

相对于井口的

北坐标

东坐标

和垂深

就像我

现在的这个图上的

红颜色的这个圆圈

这一点

就可以

做上在垂直面上

垂直投影面上就可以

得到最左面这个图

在水平投影面上

已知北坐标

东坐标

可以得到

中间这个图

最右边这个

是指的是

我们三维的井眼轨迹

如果你每一点的

北坐标

东坐标

垂深

你可以做一个三维的轨迹图

这个就是我们的

实钻井眼轨迹计算

需要了解和掌握的内容

谢谢