定向井施工中常用計算方法

電梯工程安裝施工監(jiān)理細則電梯工程安裝施工監(jiān)理細則頁腳內容頁腳內容4定向井施工中常用計算方法鉆井一公司趙相澤編內部資料。講課用，錯誤難免，請誤外傳一、定向井剖面專業(yè)術語1、井深：井眼軸線上任一點，到井口的井眼長度，稱為該點的井深，也稱該點的測量井深或斜深。2、垂深：井眼軸線上任一點，到井口所在水平面的距離。3、水平位移：井眼軌跡上任一點，與井口鉛垂線的距離。也稱該點的閉合距。4、井斜角：井眼軸線上任一點的井眼方向，與通過該點的重力線之間的夾角。5、最大井斜角：全井井斜角的最大值。6的方位角。7、造斜率：在定向井中，開頭定向造斜的位置叫造斜點。通常以開頭定向造斜的井深來示。8、井斜變化率：單位井段內井斜角的變化值。通常以兩測點間井斜角的變化量與兩測點的井段的長度的比值表示。9、方位變化率：單位井段內方位角的變化值。通常以兩測點間方位角的變化量與兩測點的井段的長度的比值表示。10、造斜率：表示造斜工具的造斜力量。11、全角變化率：在單位井段內井眼前進的方向在三維空間內的角度變化。12、增斜率：井斜角隨井深增加的井段。13、穩(wěn)斜段：井斜角保持不變的井段。14、降斜段：井斜角隨井深增加而漸漸減小的井段。15坐標來表示。16、靶區(qū)半徑：允許實鉆井眼軌跡偏離設計目標點的水平距離。17、靶心距：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標點之間的距離。18、工具面：在造斜鉆具組合中，由彎曲工具的兩個軸線所打算的那個平面。19啟動后且加壓鉆進時工具面之間的夾角。反扭角總是工具面逆時針轉動。20、高邊：定向井的井底是一個呈傾斜狀態(tài)的圓平面，稱為井底圓。井底圓上的最高點稱影稱為高邊方位，即井底方位。21種是以高邊為基準線為始邊工具面角加上井底方位角。22面角表示。23位置，以工具面角表示。即為安置工具面角。安置角在數(shù)值上等于定向角加反扭角。二、數(shù)據(jù)處理1、依據(jù)規(guī)定，測斜數(shù)據(jù)計算方法為平均角法，平均角法計算簡潔，并且準確度較高，特別適用于現(xiàn)場。平均角法計算方法：c是12點井斜角的平均值，稱平均井斜角；cφ是12點方位角的平均值，稱為平均方位角；cL是2點間的段長〔〔米〕H是2點間的垂長〔〔米S是2〔米〕N是S〕E是S〕eφe

分別為：(N(N)2()1NE分別為每一小段位移〕在北軸、東軸上投影的迭加值。和通過帶入以上公式計,列表如下

井井深井 方 垂斜 位 深東軸北軸閉合閉合 狗方位 140.01400.220.223600.040 18 0170.217-0.140.170.22321.590.520.22-0.360.00.37276.00.30064300043203703750062300.4321230-0.56-0.160.58253.520.2462600.282260-0.68-0.310.74245.720.1624地面坐標，目標點坐標、垂深、最大井斜，計算造斜點及各段長度實例：地面井口坐2 靶點垂m X 5 Y 5 Ｙ〔最大井斜角。靶心半徑R=20米依據(jù)條件，設計成直、增、穩(wěn)剖面。求：造斜點及各段參數(shù)〕依據(jù)井口坐標靶點坐標，計算本井總位移，依據(jù)閉合位移公式(()2()(39436753943724.2)2(39436753943724.2)2(2034222520342391.6)2總計算本目標閉合方φ閉。由公式

166.6電梯工程安裝施工監(jiān)理細則電梯工程安裝施工監(jiān)理細則頁腳內容頁腳內容10由ΣΝΣΕ＝73.5°φ閉＝180+73.5°在現(xiàn)場可依據(jù)實際狀況來選擇造斜率例。井斜增α ，需要段長25×3米，由平均角法計算公max

4.5 cc

〔為平均井斜〕αcαHS

造=166.67sin12.5=36.07造H造為造斜段垂深S造為造斜段產(chǎn)生的位移知道總位移和造斜段所產(chǎn)生的位移，可計算出穩(wěn)斜段需產(chǎn)生的位移我們用S穩(wěn)表示S 總

=173.11－36.07=137.04m造cc

cL

S 137.04＝＝

324.28米穩(wěn)sinc sin25穩(wěn)斜段垂H ＝S

cosc137.04cos25293.89米穩(wěn) sinc sin25依據(jù)上的計算可以反推出造斜點依據(jù)以上計算我們可以得到造斜段2273.4~2440.07m 井斜從0~25° 造斜率4.5°/3° 方位保253.5°穩(wěn)斜段244.07~2273.4m井斜25°不變方位保持253.5°在實鉆過程中，我們過程中，我們選擇造斜點，往往要留有余地，也就米造0名段的參數(shù)增剖面都可以利用上述思路利用計算器來計算推導造斜點及設計剖面。三、方位掌握計算方位漂移是客觀存在的現(xiàn)實，其中地層走向對方位影響有肯定規(guī)律、依據(jù)地層各向異性原理，井斜方位有著向垂直于地層走向的方向漂移的趨勢。如圖：45°，井斜方位將向上()，例如：中原油田某地層傾110°傾角15°。。由方位漂移將會增方位，設計方位假設造斜工具的裝置角在定向井的方位掌握中是格外重要的，造斜工具裝置角打算了便用這個造斜工具鉆出的井眼是增方位還是減方位或是穩(wěn)造斜率如何安排具的裝置角裝置角下，井斜、方位、變化適用的公式㈠磁性定向法：1、數(shù)學計算磁性定向法它適用于井斜小8°〔隨儀器不同有變化〕它是利用裝置方位角不變把方位，鉆出的井眼軸線是一條圓滑的曲的公式為〔1〕2tgΔφ=

1sinsin

〔2〕sincoscossincossinω=sinsin 〔3〕sinsinα=sin1cossincon1conw 〔4〕costgw

sincos 2 +號當α＝γ式將出現(xiàn)tg=w0g=w

tgcos12 0 21-5式為扭方位一般計算公式，它適用于全部狀況，在實際工作中有幾種常用的特定條件下的扭方位計算公式，假設將這些特定條件1-5式可得到簡化計算公式①90：彎接頭造斜率Kαφ，要求方位扭角Δφ計算扭方位井段狗腿γ，扭完方位后的井斜αΔL，可得到簡便公２式tg= tg 〔6〕sin1“+、－”取法及意義如下：當w+90?時式中+號 示增方位cosα＝cosαcosγ 〔7〕2 1tgγ=±tgΔφsin1αφ為正值式中取”號

〔8〕報刊方位井段長ΔL可用下ΔL= 〔9〕K②穩(wěn)斜扭方位1Kαφ，要求方位扭轉角12 1 2 11αφ 〕1cos1coscos1cosω=

sin1sin

〔11〕［－

tg2］ 〔12〕tg112φ>0式中取“－”號ΔL仍按9式計算1③全力扭方位即是最大可能發(fā)揮造斜工具的力量，最快速度扭方位。K、α、φ、Δφ1α角α2公式

tg 〔13〕tg1SinΔφ=sin 〔14〕sin1φ 〕cos1Cosα2=cosΔL式計算。

〔16〕以上三種特別狀況下的扭方位計算公式，都是保持裝置方位角不變扭方位的，下面瘵一例題，比照三種特別扭方位的區(qū)分。例某定向井已鉆至井150022o150o120o，，造斜工具的造斜率要求在增斜狀況下鉆150米，完成扭方依據(jù)條件代入計算公式計算〔略去計算過程〕現(xiàn)將計算結果列于下表，各種扭方位方式比較扭方位扭方位15090扭主位穩(wěn)斜扭方全力扭方方式 米 位 位計算Ω279.3270256.0241.8Γ13.5012.211.110.8ΔＬ150135.60123.64119.95α227.425.022019.30由上表可以看出扭方位方式不同，裝置角就不同，扭方位井段的長度和狗腿角也不同扭完方位后的井斜角也不一樣，這就告知我們，要依據(jù)實鉆井限軸線與設計井限軸線的差異狀況，正確地選擇扭方位方式，不要盲目地一律0o扭方位。扭方位段長度，以常規(guī)扭方位方式最〕o，穩(wěn)斜扭方位再次之〕米，主力扭方位最5。當需要在最短井段內完成扭方位要求，可以承受全力扭方位。0位方式下井斜角均是增加的在主力扭方位方式下，井斜角是已減小的可是全力方位之所以扭的最小是花了代價，這個代價你是井斜角的減小。二高邊定向法(1)數(shù)學計算法保持裝置角不變扭方位，是在我們現(xiàn)場中用多〔即用高邊扭方位〕它的推導出的數(shù)學公式為Δα=γcosω 〔17〕tgΔφ=ln

212tg (18)1tg2或Δφ＝

sin122

sin (19)(20)sin注φ為方位變化率K為造斜率常數(shù)，就是穩(wěn)斜扭方位，我扭方位的并不是全力扭方位〕例1 α=22 =150? φ=120? 1 1 22求ωt和α．2Δα＝γcosωSinω= 2利用直接連代法，可以求ω和Δα．2計算得ω＝－67.56? Δα=5.15? α=27.15?2α例2 條件同上題現(xiàn)已求完成扭方位鉆進的開段L及扭完方后的井斜α2將 Δα＝2arctg[

ΔL=

etg20 2 １Kcos20ΔL例計算結Δα＝2.07 α＝24.07 ２1例3 條件同現(xiàn)限求扭方位井段長及扭方位的井斜α1代入式米〕sin(90米sin22ΔL= 30 =124.87米24.03/100的計算最為簡潔〔為－290?以外的其它任意角度扭方位計算也不簡單唯有限定扭方位長度時計算較為簡單需要用造代法計算。OP線為AAB；(