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定向井测斜计算(韩志勇)

– 做出规定的必要性:例如:φ1=45o, φ2=225o。若Δφ=1800,则φc=1350;若 Δφ=-1800,则φc=3150;
– 本人提出:应根据上测段的方位角变化 趋势判断其符号 :
» 上测段若是顺时针旋转,则本测段 也按照顺时针处理;
» 上测段若是反时针旋转,则本测段 也按照反时针处理;
24
2
sin (1 ) 2 2 24
测斜计算方法 校正平均角法
将此二式代入到圆柱螺线法公式中,可得:
D
(1
2
24
)L
cos
c
S
(1
2
24
)L sinc
N
(1
2 2
24
)L sinc
cosc
令:f H
1
2
24
fA
1
2
24
2
公式变为平均角法 的形式,但多了两 个系数 fA和fH 。
D
L
( c os1
cos2 )tg
2
S ,
L
(sin1
sin2 )tg
2
N
L
(sin1
c os1
s in 2
cos2 )tg
2
E
L
(sin1
sin 1
s in 2
sin 2 )tg
2
对于需要计算水平投影长度的, 可用如
下近似公式:
弧法
1973年,美国人首先提出圆弧法,并推导出了计算公式。 可是这套计算公式太复杂了,计算一个测点需要15个步 骤的运算,而且公式中尚有错误之处。 1976年,美国又有人提出最小曲率法,其假设与圆弧法 完全相同。但在推导公式时采取了完全不同的思路,得 出了一套相当简单的计算公式,并得到了较广泛的应用。 石油大学(华东)韩志勇教授系统地推导了圆弧法公式, 改正了原作者公式的错误,将方法定名为“斜面圆弧 法”。 斜面圆弧法虽然没有在测斜计算中广泛应用,但推导的 有关关系式,在定向井的其他方面,得到深入地应用。
– 当式中的括弧等于1 时,公式变为平均角法。 – 所以,我国定向井标准化委员会规定,当使
用手算进行测斜计算时,要使用校正平均角 法。
测斜计算方法—最小曲率法
假设两测点间的井段是一段平面上的 圆弧,圆弧在两端点处与上下二测点 处的井眼方向相切。
测段是一段圆弧,那么它的水平投影 图和垂直剖面图一般来说不是圆弧。
测斜计算方法—斜面圆弧法
先处理特殊情况:当出 现如下三种特殊情况时,
– 1. Δφ=0且Δα≠0;
– 2. α 1=0且α2 ≠0 ; – 3. α 2=0且α1 ≠0 ;
使用如下计算公式:
c c
1 2
2
(1

2
)
c
1
L, 2L sin 2
进行上述计算之后,在按下述 13,14,15,16四式完成全 部计算。
D L cosc S L sin c N L sin c cosc E L sinc sin c
式中:
c
1
2
2
c
1
2
2
测斜计算方法—平衡正切法
假设:一个测段分为两段,各等于测段 长度一半的直线构成的折线。 这种方法在国外用的比较多。
D
1 2
L( c os1
cos2 )
S
1 2
L(sin1
– 6. 磁性测斜仪测得的方位角数据,须根据当地当 年的磁偏角,进行校正.
– 7. 测点中若有一测点井斜角为零,则该点方位角 等于相邻测点的方位角.
– 8. 方位角变化,在一个测段内不超过180°。若 方位角增量大于180°,应按反转方向计算。
关于测斜计算问题的 若干规定
– 8. 方位角变化值,在一个测段内不 超过180°。若方位角增量大于 180°,应按反转方向计算。
定向井的测斜计算
韩志勇
1. 测斜计算概述; 2. 关于测斜计算问题的若干规定; 3. 测斜计算方法; 4. 测斜计算方法的对比与选择; 5. 测斜计算结果的常规绘图; 6. 井眼轨迹质量的评定;
测斜计算概述
计算的依据: – 测斜数据(α,φ,L) 计算的内容: – 测段计算:ΔD, Δ S, Δ N, Δ E,K,共计五项。 – 测点计算:D,S,N,E,A,θ,V,共计七项。 计算的意义: – 指导施工:将计算结果绘图,及时掌握轨迹发展的趋
当φ1=2850, φ2=950, 求Δφ=1700 φc=100
当φ1=3000, φ2=600, 求Δφ=1200 φc=00
Φc=329.50 Φc=250
关于测斜计算问题的若干规定
9. 还有一种更特殊的情况:一个测 段内,方位角增量正好等于180°。
– 这种情况应该按照+180o,还是-180o, 这牵扯到井眼轨迹的旋转方向问题,需 要规定。但标准化委员会尚未对此做出 规定。
– 曲率半径法存在一个明显的缺点,就是它 的概念是含糊的,甚至可以说是错误的。
圆柱螺线法的来源:
– 1975年,我国郑基英教授 提出了圆柱螺线法。他的 假设条件是:两测点间的 测段是一条等变螺旋角的 圆柱螺线,螺线在两端点 处与上、下二测点处的井 眼方向相切。
– 圆柱螺线的水平投影图乃 是圆弧,垂直剖面图也正 好是圆弧。这样就与曲率 半径法推导公式的假设条 件完全相同
以下讲课种,S代表水平投影长度,A代表水平位移;
关于测斜计算问题的若干规定
测斜计算方法:
– 我国钻井专业标准化委员会制定的标准 规定,使用平均角法或校正平均角法。
对测斜计算数据的规定: – 1. 测点编号:自上而下,第一个井斜角
不 为零的测点为第1 测点,i=1,2,3, 至n – 2. 测段编号:自上而下编号,第i-1个测
测斜计算方法—斜面圆弧法
1.
1,
tg
1
tg2 cos sin sin
tg1 2
当α1>900时,
1,
tg
1
tg2 cos sin sin
tg1 2
1800
当 1, >900时, 1, 1, 360 0
2.
, 2
1,

, 2
<0时,
2,
2, 360 0
测斜计算方法—斜面圆弧法
测斜计算方法—校正平均角法
三角函数sinx可以展开成马克劳林无穷级数的形式:
sin x x x3 x5 x7 x9 …… 3! 5! 7! 9!
此级数收敛很快,可近似取前两项,即:
sin x x x3 x x3
3!
6
将此式代入到圆柱螺线法的计算公式中,可得:
sin
(1
2
)
22
– 由于圆柱螺线法概念清晰、 明确,而且推导出的公式 的表达形式也比较好。
– 圆柱螺线法的公式表达形 式与曲率半径法不同,但 公式实质上是相同的。
测斜计算方法 曲率半径法计算公式
D L(sin2 sin1)
S L(cos1 cos2 )
N L(cos1 cos2 )(sin 2 sin 1)
E
(1
2
24
2
)L
sin
c
sin
c
这就是校正平均角法的计算公式
fA和fH,可以看作 是校正平均角法的
校正系数。
测斜计算方法 校正平均角法
校正平均角法的优点:
– 校正平均角法是从圆柱螺线法公式经过简化 而推导出来的。校正平均角法的计算精度, 几乎与圆柱螺线法完全相同。
– 最大优点:方法简单,不存在特殊情况处理 问题。
D L sin2 sin1
S L cos1 cos2
N
L
cos1 cos2
c os 2
E
L
cos1 cos2
sin 2
第三种情况:
α 1 = α2;φ2 = φ1;

Δα = 0;Δφ = 0。
D L cos2 S L sin2 N L sin2 cos2 E L sin2 sin 2
sin2 )
N
1 2
L(sin1
c os1
sin2
cos2 )
E
1 2
L(sin1
sin 1
s in 2
sin
2
)
测斜计算方法—
圆柱螺线法(曲率半径法)
曲率半径法的来源:
– 1968年,美国人G.J.Wilson提出了曲率半径 法。假设测段为一圆滑曲线,该曲线与上 下二测点处的井眼方向相切,而且该曲线 的垂直投影图和水平投影图,都是圆弧。
– Wilson最初发表的公式使用了许多绝对值符 号,使测段的坐标增量计算值全为正值, 在计算测点坐标时却要判断是加还是减, 所以不便于使用。
– 1976年,美国人J.T.CRAIG和 B.V.RANDALL对曲率半径法做了进一步描 述,说曲率半径法的测段形状是一“空间 曲线”,是“特殊的曲线”,并说此曲线 是一个球或圆的一部分,即乃是圆弧。另 外,还对公式的形式做了修正,取消了绝 对值号,使之便于使用。于是应用更为广 泛了。
3. 0 tg 1(tg1 cos1, ) tg 1(tg2 cos2, )
4. 1 tg(sin 0tg1, )
当α1>900时,应用下式:
1 tg(sin 0tg1, ) 180 0
当ρ1<0时, ρ1=ρ1+3600
5.
2
tg(sin
0tg
, 2
)
当α2>900时,应用下式:
2 tg(sin 0tg2, ) 180 0
当ρ2<0时, ρ2=ρ2+3600
测斜计算方法—斜面圆弧法
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