定向井轨迹控制计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/14,#,定向井轨迹控制计算,造斜工具的定向方法,和有关计算,造斜工具的定向,定向,就是把造斜工具的工具面摆在预定的定向方位线上。,定向,是定向井的关键技术,。,定向方法可分为三大类：地面定向法、井底定向法和随钻定向法。,地面定向法：,在地面井口将造斜工具的工具面摆到预定的方位线上；,通过定向下钻，始终保持工具面预定方位不变，或者始终知道工具面在井下的实际方位；,下钻完后，如果工具面实际方位与预定方位不附，可在地面上通过转盘将工具面扭到预定的定向方位上。,工序复杂，准确性差，目前已经很少应用，但有时还用。,井底定向法：,下钻前给工具面做好标记，,正常下钻，将造斜工具下到井底；,然后从钻柱内下入仪器，根据工具面的标记，测量,工具面,在井下的实际方位；如果工具面实际方位与预定方位不附，可用转盘调整；,工序简单，准确性高，但需要先进的定向测量仪器。,随钻定向法：,关键在于要有随钻定向仪器。,地面定向法（望远镜法）,1.,下入造斜工具时，在与其连接的钻具上端母接头上，安装一个下标志杆；,2.,上接立根后，二层台上的井架工，在最上端母接头上安装一个上标志杆，并通过望远镜观察，使上下两个标志杆对齐；,3.,井架工卸掉望远镜；井口钻工卸掉下标志杆；下入该立柱；,4.,吊卡上升时，同时将下标志杆带到二层台上；原来的上标志杆变成了下标志杆；,5.,连接下一个立根，回到,2.,；,6.,下钻完毕，标志杆所指方位，即造斜工具面的方位。,地面定向法,(,十字打印法,),1.,事先在每根要使用的钻杆公母接头上，用扁錾打上“十”字钢印；要注意两个钢印必须处在同一条母线上；,2.,下钻过程中量度每两个单根连接处的钢印偏差角度，以母接头为准，计算顺反时针，并将偏差角度，详细记录；,3.,下完钻后，减去所有正偏差，加上所有负偏差，即得到最上钢印与造斜工具面的偏差角度。,地面定向法,(,十字打印法,),十字打印法：,钻杆打印及偏转角测量工具,每次量的偏差角都应该小于,180,o,。,地面定向法,(,十字打印法,),单根编号,顺时针偏差（,+,）,反时针偏差（）,N-5,+.,0,N-4,.,0,N-3,+.,0,N-2,+.,0,N-1,.,0,N,.,0,N+1,+.,0,N+2,.,0,N+3,+.,0,N+4,.,0,N+5,.,0,总计偏差,+,定向下钻纪录,井底定向法：工具面的标记,定向齿刀标记法,：,适用于用氟氢酸测斜仪进行测量；,齿刀上的齿尖所指方位，标志着造斜工具的工具面方位。,测量时仪器最下面的铅模压在定向齿刀上，留下齿刀的印痕，于是可知道造斜工具的工具面方位；,同时，氟氢酸液瓶的液面倾斜方位代表着井斜方位。于是知道了工具面方位与井斜方位的关系。,需在下钻前在裸眼内测得井斜方位；,井底定向法：工具面的标记,定向磁铁标记法：,适用于磁性测斜仪进行测量；,紧在造斜工具上面接着一根专用的无磁钻铤，在该无磁钻铤的体部装着三对小磁铁，其,N,极方向与工具面方向的关系是已知的。,测量仪器中有两个磁性罗盘。上罗盘处在三个定向磁铁位置，可测得工具面方位；下罗盘远离定向磁铁，指向正北方位。两罗盘面同时照在一张底片上，于是可知工具面在井下的实际方位。,井底定向法：工具面的标记,既可用于用磁性测斜仪测量，也可用于陀螺测斜仪测量；,定向接头内有一个定向键。定向键所在的母线就标志着工具面的方位。,测量仪器的罗盘面上有一个“发线”，在测量仪器的最下面有一个“定向鞋”，定向鞋上有一个“定向槽”，在仪器安装时使“发线”与“定向槽”在同一个母线上对齐。,仪器下到井底时，定向鞋的特殊曲线使定向槽自动卡在定向键上，使罗盘面上的发线方位就标志了工具面的方位。,在照相底片上罗盘的指针标志着井斜方位，发线标志了工具面的方位。所以可求得工具面在井下的实际方位。,骡鞋展开图,井底定向法：,方法,1,：,组成：陀螺测斜仪,+,定向键标记；,使用条件：,磁异常地区或地层；,从式井“井铁”磁性干扰严重；,不需要无磁钻铤；,井斜角等于零也可以使用；,要有陀螺测斜仪；,评价：这是目前在丛式井中开始定向用得最多的。,井底定向法,方法,2,：,组成：双磁罗盘测斜仪,+,双镜头照相机,+,定向磁铁标记；,使用条件：,无严重“井铁”磁性干扰；,地区或地层磁场无异常；,需要专用的双罗盘双镜头照相测斜仪；,需要带定向磁铁的无磁钻铤；,井斜角等于零也可以使用；,评价：工具面标记简单,方法,3,：,组成：磁罗盘测斜仪,+,无磁钻铤,+,定向键标记；,使用条件：,无严重“井铁”磁性干扰；,地区或地层磁场无异常；,需要足够长度的无磁钻铤；,井斜角等于零也可以使用；,评价：这是目前在正常条件下用的最多的定向方法。,井底定向法,井底定向法,方法,4(,间接定向法之一,),：,组成：磁罗盘测斜仪,+,定向键标记；,使用条件：,下钻前，先在裸眼井内进行测斜；,无严重“井铁”磁性干扰；地区或地层磁场无异常；,井斜角不能等于零（,3,0,）；,没有无磁钻铤；,评价：这是在,没有无磁钻铤,条件下用的最多的定向方法。,井底定向法,照像测斜仪底片上定向方位角的阅读方法,当井斜角较大时，照相底片上井斜角的刻度圆，将变成椭圆，使方位刻度线（放射线）失真；,所以不能从底片上直接阅读,定向方位角,由于井斜方位线是高边，所以该刻度线不失真；,定向方位角要用,阅读器,阅读：,先从底片上阅读井斜方位角；,使底片上的高边方位线，对准阅读器上的井斜方位角读值；,从阅读器的方位刻度，读取定向方位角；,井底定向法,方法,5(,间接定向法之二,),：,组成：氟氢酸测斜仪,+,定向齿刀标记；,使用条件：,下钻前，先在裸眼井内进行测斜；,无严重“井铁”磁性干扰；地区或地层磁场无异常；,井斜角不能等于零（,3,0,）；,没有无磁钻铤；,评价：这是早期,既没有无磁钻铤，也没有照相测斜仪,条件下的定向方法。,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,井铁对磁针的影响,（讨论）,在地面上平放着钻柱，钻柱轴线指向东西；,当无磁钻铤一端有钢钻铤和钢钻杆时，罗盘的磁针将受到影响而偏转；,偏向何方？,当无磁钻铤的另一端接上钻头时，请问罗盘的磁针如何偏转？,偏转更大？,偏转较小？,向另一边偏转？,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,1.“,井铁”质量的影响：,钻柱上所有的铁磁物质，都是“井铁”；质量越大，距离罗盘越近，则磁性影响强度越大；,无磁钻铤以上的“井铁”很长，细长，距离越远，影响越小；可用一个位于无磁钻铤顶端的当量井铁代替；,无磁钻铤以下的“井铁”影响强度，变化较大：,钻头；,钻头,+,动力钻具,后者需要更长的无磁钻铤；,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,2.,井斜角,大小的影响：,井铁对罗盘磁针方向的影响，与井斜角的大小有关。,罗盘磁针只能在水平方向转动，所以井铁磁力在水平方向分量越大，对罗盘影响就越大。,井斜角越大，井铁水平分量越大，对罗盘磁针影响越大，需要的无磁钻铤长度越长；,井斜角越大，需要的无磁钻铤长度越长。,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,3.,井斜方位角,大小的影响：,井铁对罗盘磁针方向的影响，还与井斜方位角的大小有关。,井斜方位与,N,或,S,方位的夹角越小，井铁影响越小，需要的无磁钻铤长度越短；,井斜方位与,N,或,S,方位的夹角越大，井铁影响越大，需要的无磁钻铤长度越长；,井斜方位与,N,或,S,方位的夹角越大，需要的无磁钻铤长度越长。,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,4.,地磁水平磁场强度的影响：,地磁水平磁场强度越大，井铁的影响相对就小；需要的无磁钻铤长度就较短；,在南、北极，地磁方向几乎与水平面垂直，所以地磁的水平磁场强度最小，需要的无磁钻铤长度最长；,而在赤道，地磁方向与水平方向平行，该处地磁的水平磁场强度最大，需要的无磁钻铤长度最短；,随着纬度的增大，需要的无磁钻铤长度随之增大；,井位所在的纬度越高，需要的无磁钻铤长度越长。,无磁钻铤长度选择,影响无磁钻铤长度的因素,磁强区越高，需要的无磁钻铤越长。,无磁钻铤长度选择：图表法,无磁钻铤长度选择：图表法,无磁钻铤长度选择：图表法,无磁钻铤长度选择：图表法,井斜角不变，方位越靠向东西，需要,NMDC,越长。,井斜方位不变，井斜角越大，需要,NMDC,越长。,无磁钻铤长度选择：公式推导,估算磁罗盘在无磁钻铤内位置的理论方法：,将上井铁简化为,P,U,，下井铁简化为,P,L,。他们分别距罗盘的距离为,L,U,和,L,L,。,上井铁,P,U,对磁针的吸引力为,F,U,，下井铁,P,L,对磁针的排斥力为,F,L,。,以,吸引力为正,，,排斥力为负,。井铁对磁针的总吸引力为：,无磁钻铤长度选择：公式推导,估算磁罗盘在无磁钻铤内位置的理论方法：,罗盘在无磁钻铤中的最佳位置，应该使罗盘磁针受到的井铁力,F,最小。根据高等数学原理，,F,力最小值出现在,L,L,对,F,的一阶导数等于零时，即：,F,力的表达式可变为：,F,力一阶导数等于零，即,：,可得：,则：,令：,这就是计算罗盘在无磁钻铤中最佳位置的公式。,无磁钻铤长度选择：,估算磁罗盘在无磁钻铤内位置的理论方法：,例题计算：,例,2.,对于带动力钻具的组合（右图），,P,U,=3000emu,，,P,L,=2000emu,；则得：,例,1.,对于常规钻具组合（左图），,P,U,=3000emu,，,P,L,=500emu,；则得：,注：,emu-,绝对电磁单位,课外学习,参考书,定向井设计与计算,125,130,页：动力钻具的反扭角,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will,Be,学习总结,结束语,当,你尽了自己的最大努力,时,，,失败,也是伟大,的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The,End,演讲,人：,XXXXXX,时,间：,XX,年,XX,月,XX,日,