定向井轨迹控制计算 教学PPT课件.pptx

定向井轨迹控制计算

1.装置角的概念；

2.装置角有关公式的推导；

3.装置角的图解法；

4.动力钻具反扭角；

5.柱面法扭方位的计算；

定向井轨迹控制基本概念

1.要求：在实钻过程中，设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。

2.实质：井眼轨迹控制，的实质，就是不断地控制井眼的前进方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角来表示的。

3.井眼方向控制内容：

-井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜；

-井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位；

降方位

稳斜

降斜

稳方位

(九种组合)

定向井轨迹控制计算

装置角的概念

造斜工具的造斜率，既可用于改变井斜方位角，同时可用于改变井斜角。

面如何按照轨迹发展的需要去改变井斜角和井斜方位角呢?关键在于分配造斜率，其关键有在于装置角的计算和安置。

间装置角的定义

-井斜铅垂面：

·井眼方向线所在

的铅垂平面；

·井眼方位线所在

的铅垂平面；

·井底圆上高边方

向线所在的铅垂平面；

-造斜工具面：

·造斜工具作用方向线与井眼轴线构成的平面；

定向井轨迹控制计算

井斜铅垂面

α

井眼轴线

装置角的概念

高边方向线

井底圆

铅垂线

定向井轨迹控制计算

装置角的概念

装置角的定义

-井斜铅垂面与造斜工具面的夹角(还不够准确！)；

-以井斜铅垂面为基准，顺时针旋转到造斜工具面上所转过的角度；

-在井底平面上，以高边方向线位基准，顺时针旋转到工具面与井底圆的交线上所转过的角度；

定向井轨迹

控制计算

装置角有关公

式的推导

这是有关槽式变向器装置角计算公式得推导用图。

图中的0‘0与井底圆垂直；

图中的γ角，是槽式变向器的导斜角；ω就是装置角，ω’是ω在水平面上的投影；

注意下面四张“图式”推导图中，

定向井轨迹

控制计算

装置角有关公

式的推导

间这是有关弯接头装置角计算公式得推导用图。

面图中的00与井底圆垂直；

图o就是装置角，o’是o在水平面上的投影；但是要特别注意，图中的γ角，是弯接头钻出的井段的狗腿角，而不是弯接头的弯曲角；

注意下面四张“图式”推导图中，

a=d₁Ψ=Q₂

定向井轨迹控制计算

装置角有关公式的推导

定向井轨迹控制计算

装置角有关公式的推导

定向井轨迹控制计算

装置角有关公式的推导

定向井轨迹控制计算

装置角有关公式的推导

定向井轨迹控制计算

装置角有关计算公式

汇总上述四个图式推导的四个公式：

cosa2＝cosa1cosy-sina1sinycoso

还有一个重要的公式，这就是狗腿角计算公式：

定向井轨迹控制计算

装置角有关计算公式

利用这三个公式，还可以推导出更多的公式来：

通过前面的推导，我们共得到五个计算装置角的公式。

由于“偏增角”的原因，③、④、⑤三式无法应用，因为这三式都难以度过“偏增角”。

所以，我们只能应用

①、②二式。

这里牵扯到“偏增角”的问

题，需要专门讲解。

装置角有关计算公式

装置角计算公式讨论：

定向井轨迹控制计算

①

②③④

⑤

定向井轨迹控制计算

装置角有关计算公式

偏增角问题：

–观察到装置角与井斜角、井斜方位角之间的变化关系：

.装置角在Ⅰ、Ⅱ象限，方位均增加

;装置角在Ⅲ、Ⅳ象限，方位均减小；

.方位角的变化界限很清楚，以00和1800为界。

.装置角在Ⅰ、Ⅳ象限，井斜角都是增加的；但装置角在Ⅱ、Ⅲ象限，井斜角并非都是减小的。只在绿色区域是减小，在粉红色区域内仍然是增大的。

–粉红色区域所占的角度，就是“偏增角”，以ξ表示。

定向井轨迹控制计算

装置角有关计算公式

偏增角的影响

-试看一例：设α=450；α=600；Δφ=600；求ω=？由公式

-计算，ω=86.3860；

-计算，ω=93.6140；

-可算得γ=48.720；

-用式：

③

-用式：

①

定向井轨迹控制计算

装置角有关计算公式

匐偏增角的影响

一两个公式计算结果不相同。那个错呢?③式错!

一为什么③式错?因为③式过不了“偏增角”这一关。

-反正弦o=sin-¹[Q]的定义域为-90°~90°;

-当Q0时，w0,在第I象限；

-当Q0时，o也可能在第二象限，当我们确知o在第二象限时，应用o=180。-sin-[Q]计算。

-担当我们只知Q0时，无法判断o在第一还是