井眼轨迹的三维显示毕业论文.doc

目录 井眼轨迹的三维显示毕业论文目录摘要IAbstractII1 绪论11.1井眼轨迹三维显示技术产生的背景11.2井眼轨迹三维显示技术国内外研究状况11.2.1井眼轨迹三维显示技术国外研究状况811.2.2井眼轨迹三维显示技术国内研究状况21.3 本论文的主要研究内容32 常规二维定向井轨道设计1142.1 设计原则42.2 轨道类型及计算方法42.2.1 三段式轨道42.2.2 多靶三段式52.2.3 五段式轨道52.3 井段计算设计结果表述53 井眼轨迹测量及计算101173.1 基本概念73.2 对井眼轨迹测斜计算数据的规定73.3 井眼轨迹计算的模型假设83.4 轨迹计算的方法93.4.1 平均角法103.4.2 校正平均角法113.4.3 弦步法124 井眼轨迹误差分析22134.1 误差原因分析134.1.1 井位的误差134.1.2 井下测量误差134.1.3 计算误差144.2 小结155 井眼轨迹控制166 井眼轨迹三维显示软件的编制1221176.1 软件的功能简介176.2 软件的流程图176.3 软件窗体模块介绍176.3.1 用VB编制人机交互界面176.3.2 用VB编制计算机绘图管理程序176.4 软件的难点处理186.4.1.VB调用数据库数据186.4.2.VB与Matlab的衔接语句,以及MATLAB引用VB计算的数据13196.4.3.Matlab软件绘制井眼轨迹管道三维立体图1214196.5 软件的不足196.6 软件运行环境206.6.1 硬件要求206.6.2 软件要求207 结论与展望21致谢22参考文献23术语25附录1：插图27附录2：软件说明书3345 绪论 1 绪论1.1井眼轨迹三维显示技术产生的背景随着石油工业的发展，井眼轨迹的三维显示已经成为钻井设计与钻井施工过程中不可回避的重大问题。特别是在钻井施工过程中，需要时刻定性、定量的了解实钻井眼轨迹与设计井眼轨道之间的相互关系及其变化趋势，以确保中靶并保持良好的井身质量。在现场迫切需要实现三维立体显示老井井眼轨迹，便于比较老井眼与新井眼轨迹的位置，计算其轨迹间的最近距离，达到防碰的目的；实现三维立体显示设计井轨道，使技术人员可以观察、分析实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的偏差，以便调整钻井工艺，达到纠斜、防斜的目的；三维立体显示设计的靶点，可以对靶点区域进行放大，当钻井轨迹到了靶点附近时，使技术人员能够准确地观察和控制轨迹走向；根据钻井参数采集仪器传递的数据，实现实时三维立体显示实钻轨迹，使技术人员可以随时直观地观察轨迹走向，了解钻井深度，以及轨迹穿越地层的情况。井眼轨迹作为最直观显示井眼情况、井斜控制等的重要依据，其基本特征数据就是井眼轨迹的测斜数据。然而，井眼轨迹在地下是无法用肉眼或高倍数仪器观察的，实钻井眼轨迹与设计井眼轨道之间到底偏差多少?其空间形状如何?一个井网井眼轨迹在空间中是否存在相碰的可能?单凭大脑的空间想象是很难准确描述的，因此在这种背景下,要求我们利用计算机的可视化技术来处理这些问题。借助计算机可以实现定性、直观的显示出井眼轨迹的三维立体图。1.2井眼轨迹三维显示技术国内外研究状况1.2.1井眼轨迹三维显示技术国外研究状况8迄今为止,国外已经在这方面做了许多的研究，并取得了很好的效果。1994年Santos等人应用Microsoft Windows 95环境下的FORTRN程序实现了井眼轨迹的三维显示，但他的表现方式比较单调，不能实现局部图像放大或图像的裁减。这之后，井眼轨迹的三维显示成了很多钻井软件的一部分。Landmark公司的WellPlan(95版)提供完整的钻井工程解决方案，在业界处于领先地位，其井眼轨迹的三维显示比较单调。Schlumberger公司的PC机上的Drilling Office系统包含井眼轨迹的三维显示模块，钻井可视化是一个用来帮助计划，模拟钻井工程的钻井办公室3D直观应用程序。它能在三维空间中显示地层面，体积，井眼轨迹，钻井目标，还有不确定性椭圆，测井曲线和沿着井轨迹的三维数据图像。其三维显示能被保存为OI(Open Inventor)文件，这使得我们能用独立的0I浏览器应用程序观察它。Paradigm公司的井眼可视化软件将地质数据与钻井数据溶为一体，该公司开发了三维的地质信息显示系统。1996年Anderson1等人应用Fortran程序实现了井眼轨迹的三维显示，但是他的表现方式比较单调，且不能实现局部图像放大的功能。Landmark公司于2001年推出一种微机版的三维可视化工具“3D Drill View”2，该软件将井眼轨迹安置在地质模型的背景中，满足了地质学家与钻井工程师之间协同作业的要求。该软件还集成了MWD、LWD 数据以及钻井事故的可视化， 并在SperrySun的INSITE基础上建立了井场与基地两地之间的实时决策系统。计算机可视化技术在石油工程中已取得了长足的进步，已经深入到石油工业的许多实际工程中。1.2.2井眼轨迹三维显示技术国内研究状况近年来,国内在井眼轨迹的三维显示方面也做了许多研究。2002年胜利油田和上海交大联合开发出了基于VC+6.0和OPENGL的钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统4。该系统具有三维立体显示设计井轨道，地层，以及老井眼轨迹和实时的实钻井眼轨迹的功能。同时还具有对三维模型的灵活控制，可以实现对三维模型进行旋转、平移、缩放、改变填充方式等操作，使用户能够从任意角度、任意位置观察三维对象。同时，可在任意深度、以任意角度作切面，从而方便地观察相关井眼轨迹间的相对位置。2004年江苏石油勘探局在Windows平台下利用Visual Basic语言开发出了井斜资料处理软件,利用小队采集的连续测斜数据,自动进行处理,绘制出标准、规范的数据列表、水平位移投影图、垂直剖面图及空间立体轨迹图、直观显示井眼轨迹情况。该软件包含了解编模块、信息录入界面、参数计算、图形显示、打印功能、数据导出几个部分。近年来，国内根据陆上钻井作业的特点，结合定向井技术的发展方向和目前国外定向井技术服务公司软件的特点，开发了一套适合中国陆上的Navigator5定向井水平井轨迹设计及计算分析系统，该系统最大特点就是Navigator提供了按轨迹测深插值和垂深插值计算，其中按垂深插值可一次性计算出相同垂深的多个轨迹点。用二维投影图和三维立体图实时显示设计井轨道与实钻井眼轨迹的变化。一旦实钻测斜数据发生变化时，同步刷新垂直剖面图、水平投影图和三维立体图，并保证自动坐标跟随的功能。但它未能实现三维立体图的旋转，移动，以及局部放大的功能。没有进行任何的井深校正，显示的实钻轨迹误差仍然较大。1.3 本论文的主要研究内容(1)概述常规二维定向井轨道设计。(2)概述井眼轨迹的测量及计算(3)简要分析井眼轨迹的误差分析。(4)井眼轨迹控制方法研究。(5)井眼轨迹的三维显示软件的编制。(6)井眼轨迹的三维显示技术未来展望。 常规二维定向井轨道设计 2 常规二维定向井轨道设计112.1 设计原则 定向井设计应遵循以下原则： 1) 应能实现钻定向井的目的。钻定向井的目的是多种多样的，或为了钻穿多套含油层系，扩大勘探成果；或为了延长目标短的长度，增大油层的裸露面积；或为了使老井死井复活；或处理井下事故进行侧钻；或受限于地面条件而移动井位；或为节约土地二钻从式井；或为了扑灭邻井大火而钻救援井等等。轨道设计首先要考虑实现本井的目的。 2) 应有利于安全、优质、快速钻井。要注意选好造斜点，要选择硬度适中，无坍塌、缩径、高压、易漏等复杂情况的地层开始造斜.按照井斜角的大小,可将定向井分为三类：井斜角在150300的属小倾角定向井；井斜角在300600的属中倾角定向井；井斜角超过600的属大倾角定向井.在可能的条件下,尽量减小最大井斜角,以便减小钻井难度.但最大井斜角不得小于150,否则井斜方位角不易稳定。在选择井眼曲率值时,要权衡造斜工具的造斜能力,减小起下钻和下套管的难度以及缩短造斜井段的长度等各方面的要求。3)要满足采油工艺的要求.在可能的情况下,减小井眼曲率,以及改善油管和抽油杆的工作条件。进入目的层井段的井斜角应尽量小点,最好是垂直井段,以利于安置电潜泵坐封封隔器及其井下作业。2.2 轨道类型及计算方法按照我国钻井行业标准的规定,常规二维定向井有四种类型:三段式、多靶三段式、五段式和双增式。如图2.1图2.4所示,图中的字母K代表造斜点,b代表增斜结束点,t代表目标点,c代表五段式的降斜始点或双增式的第二次造斜点,d代表多目标井的目标终点。所有这些点称为关节点.这些关节点的参数均以相应字母为下标。2.2.1 三段式轨道1)正常情况下,给定的条件为、,所须计算的关键参数为和.按如下公式计算： (2.1) (2.2) (2.3) (2.4)2) 三段式轨道的设计,有时可给定、，关键参数变成了和，这种情况下的计算公式如下： (2.5) (2.6) (2.7) 3) 有时也可以给定、，而求和： (2.8) (2.9)2.2.2 多靶三段式这种类型的轨道给定的条件中，没有目标点的水平位移，也就是说没有给出地面的井位。这是它与其他类型的区别之处。这种设计需要求出，确定地面上的井位，所以被称为“倒推设计法”。计算公式如下： (2.10) (2.11)2.2.3 五段式轨道对于五段式轨道，只要注意用下述三式计算、，然后代入式(2.3)和(2.4)即可求的和两个关键参数。 (2.12) (2.13) (2.14)2.2.4 双增式轨道 双增式轨道的关键参数按如下公式计算： (2.15) (2.16) (2.17) (2.18) (2.19)2.3 井段计算设计结果表述 井段计算是根据设计依据的条件和计算出的关键参数，算出每个井段的段长、垂深、平增三个参数。下面分别列出各段的计算公式。1) 增斜段计算： (2.23) (2.24) (2.25)2) 稳斜段计算：作为关键参数已经求出 (2.26) (2.27)3) 降斜段计算: (2.28) (2.29) (2.30)4) 双增轨道的第二增斜段计算: (2.31) (2.32) (2.33)5) 目标段计算:目标段已知的参数是,另外两个参数的计算如下 (2.34) (2.35) 井眼轨迹测量及计算 3 井眼轨迹测量及计算1011一口井钻完后，我们需要知道井眼轨迹的形状，需要知道是否打中了预计的目标层。在实钻过程中，也需要及时了解已钻井眼的轨迹形状，以便判断其发展趋势，及时采取措施，进行轨迹控制。这就需要进行轨迹测量，并根据测量数据进行轨迹计算。3.1 基本概念井深：指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度,也称为斜深,国外称为测量井深。井斜角：井身轴线上某点的切线与垂线之间的夹角。方位角：井身轴线上某点的切线的投影与正北方向的夹角（该角是一正北方向为始边，顺时针转至终边为止所形成的角度）。垂直深度：简称垂深,是指轨迹上某点至井口所在的水平面的距离。水平位移：简称平移,井口与井底两点在水平投影面上的直线距离，亦称闭合距。水平投影长度：简称水平长度或平长，是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影。平移方位角：井底切线的水平投影与正北方向的夹角。读数与方位角一样。N坐标和E坐标：是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。视平移：亦称投影方位,是指设计方位线上的投影长度。井眼曲率：单位长度井段（30米或100米）井斜角的变化值。全角变化（狗腿角）：是指某井段相邻两测点处的井眼空间角度变化值。全角变化率（狗腿严重度或井眼曲率）：单位长度井段（30米或100米）内全角变化值。3.2 对井眼轨迹测斜计算数据的规定我国钻井行业标准对测斜计算数据有以下规定。1) 测点编号：测斜时虽然是自下而上进行的，测点编号却是规定自上而下进行，第一个井斜角不等于零的测点作为第一测点，向下类推编号。每个测点的参数皆以该点编号作为下标符号。2) 测段编号：也是自上而下编号。且规定第i-1点与第i点之间所夹的测段为第i测段。所以，若有n个测点，就有n个测段。每个测段的参数皆以该段的编号作为下标符号。3) 第0测点：根据测段编号的方法，第1测段应该是第0测点与第1测点之间所夹的测段。第0测点不是实测的，而是人为规定的。当第1测点的井深大于25m时,规定第0测点的井深比第1测点的井深小25m，而且井斜角规定为零。当第1测点的井深小于或等于25m 时，规定第0测点的井深和井斜角均为零。4) 用于进行轨迹计算的测斜数据，必须是用多点测斜仪测得的数据。5) 用磁性测斜仪测得的井斜方位角，必须经过当地当年的磁偏角校正之后才能进行轨迹计算。6) 当某个测点的井斜角等于零时，该点的井斜方位角是不存在的。为了计算的需要，规定：若=0，则计算第i测段时；计算第i+1测段时。7) 在一个测段内，井斜方位角的变化的绝对值不得超过1800，在具体计算时，还要特别注意平均井斜方位角的计算方法。当时， (3.1) (3.2)当时， (3.3) (3.4)3.3 井眼轨迹计算的模型假设井眼轨迹的显示离不开相关的测斜计算,对于一口井的同一次测斜资料,使用的计算方法不同,算出的结果就不同,甚至有较大的差别,从而绘出的井身形状图也就不同。人们自然会问：为什么要有这么多种计算方法?既然实钻的井眼形状是一个客观存在,能不能搞一种绝对准确的计算方法,算法井身的真实形状呢?很遗憾,目前还没有这样一种绝对准确的方法。在这二十年多种计算方法中,只能相对地说某些方法比较准确而已。计算方法的多样性,来自测斜形状的不确定性。目前,我们在对井眼测斜时,是一个测点一个测点的测量。对于每个测点,可以测出它的基本井身参数： 井深(),井斜角()和井斜方位角()。可是,在相邻两个测点之间,还有无数个点。对于这无数个点的基本井身参数,我们是一无所知的。我们只知道相邻两测点之间的测段长度,而对这个测段的形状,我们都无法知道。在不知道测段形状的情况下,还需要进行测段计算,这只好靠假设。例如,假设测段形状为直线,或为折线,或为各种曲线。显然,不同的假设就形成了不同的计算方法。就是相同的假设，推导公式的思路不同，也会形成不同的计算方法。在已有计算方法的基础上,进行一些简化处理或近似处理,又会形成新的方法。这就是计算方法多样性的原因。 现有的二十多种计算方法,对于测段形状有各种不同的假设。但归纳起来看共有五种基本假设,如图3.1所示。1) 假设测段形状为直线。直线只有一个方向,而它两端的两个测点,由于井斜角和井斜方位角的不同,会形成两个方向。于是,又假设该直线的方向以下测点的方向为准(图3.1(a)。2) 假设测段形状为直线,但该直线的方向既不以上测点为准,也不以测点为准,而是以上、下二测点的平均方向为准（图3.1(b)）。3) 假设测段形状为折线,测段的一半长度以上测点方向为准,另一半长度以上测点方向为准(图3.1(c)。4) 假设测段是在某个平面上,并且是该平面上的一段圆弧曲线,圆弧在两端分别与上、下二测点处的井眼方向线相切（图3.1(d)）。5) 假设测段是圆柱螺线,螺线在两端点处分别与上、下二测点处的井眼方向线相切（图3.1(e)）。3.4 轨迹计算的方法1轨迹计算的顺序轨迹计算的最终要求是算出每个测点的坐标值。为此必须首先算出每个测段的坐标增量，然后累加才能求得测点的坐标值。具体的计算是从第1个测段开始，逐段向下进行。由于第1测段的上测点第0测点的坐标值是已知的，即：=，= 0，=0,=0。这样，在算出第1测段的坐标增量之后就可算出第1测点的坐标值。第1测点既是第1测段的下测点，又是第2测段的上测点。在求得第2测段的坐标增量之后又可计算第2测点的坐标值。对于任一测段。来说,在算出该测段的坐标增量之后,即可求得该测段下测点的坐标值。用公式表达为： (3.5) (3.6) (3.7) (3.8) (3.9) (3.10) = 900 (3.11) 2700 第i测段的下测点的坐标就可以作为第i+1测段的上测点的坐标值。在算出第i+1测段的坐标增量之后就又可计算第i+1测段的下测点的坐标值。如此类推，可由第1测段算至最后一个测段。对一个测段来说，需要计算的参数有五个，即四个坐标增量（，）和井眼曲率。对一个测点来说，需要计算的参数有七个，即五个直角坐标值（，,，）和两个极坐标值（，）。显然测点的计算是目的，测段的计算是关键。下面介绍根据这五种基本假设所形成的几种主要计算方法。(主要介绍软件中涉及的三种方法)。3.4.1 平均角法平均角法只是人为的假定两测点之间的测段是一直线，该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和，如图3.2所示。应用基本的几何公式便可推算出所需结果。平均角法的测段计算公式如下： (3.12) (3.13) (3.14) (3.15)以上四式中： 平均井斜角，= (3.16)平均井斜方位角，= (3.17)需要注意的是,当某测点的井斜角等于零时,是没有井斜方位角的。“没有井斜方位角”，并不等于“井斜方位角等于零”。这种情况下的平均井斜方位角可作如下处理:当；当。3.4.2 校正平均角法 校正平均角是郑基英教授在圆柱螺线法公式的基础上，简化处理而导出的一种新方法。显然，此法的假设条件与圆柱螺线法相同。他是按照如下思路进行简化的。在数学中，函数sin (x)可以展开成马克劳林无穷级的形式： (3.18)此级数收敛很快,可近似取前两项,即 (3.19)若把圆柱螺线法计算公式的第三种表达式中的和,做上述近似处理,则得： (3.20) (3.21)将此二式代入圆柱螺线法公式的第三种表达式中,并忽略去高次微量,可使公式大为简化,即可得校正平均角法的计算公式： (3.22) (3.23) (3.24) (3.25)以上四公式中的和均以弧度为单位。若令 (3.26) (3.27)则上述四式变得更为简单： (3.28) (3.29) (3.30) (3.31)和是个小于1而接近于1的小数.当和足够小时, 和可近似看作等于1,则公式完全变成了平均角法的公式。所以,可把和看作是一个校正系数。从公式形式上看,他是在平均角法的基础上乘以校正系数和,因此称为校正平均角法。校正平均角法形式上是直线法, 公式简单,便于计算；而实质上是曲线法,假设更接近真实井眼,因而较直线法更为精确。3.4.3 弦步法 弦步法是我国刘福齐同志首先提出来的,并且给出了准确实用的计算公式。 弦步法亦假设相邻两测点之间的井眼轴线为空间一平面上的圆弧曲线。这个假设显然与圆弧法、最小曲率法的假设完全相同。但是，弦步法认为，我们在测井时并不能测出这个圆弧的长度，而实际测出的是这段圆弧的弦的长度。如图3.3所示，在实际测斜时，由于钻柱或电缆被尽可能拉直，所以钻柱或电缆的轴线并不完全与井眼轴线重合，而是近似地与圆弧形井眼轴线的“弦”相重合。这就使得用钻柱或电缆测得的“测段长度”，并不代表“井段长度”，而是“弦长”。按照这个假设来计算井眼轨迹的方法就是弦步法。应该说，弦步法是在最小曲率法的基础上更进一步，比最小曲率法更合理了。弦步法的测段计算公式如下： (3.32) (3.33) (3.34) (3.35) (3.36) 注：在介绍以上几种方法时，图和公式中的下角符号1、2分别代表上测点和下测点。 井眼轨迹误差分析 4 井眼轨迹误差分析22井眼轨迹在地下是一条三维曲线，这条曲线通常用井斜、方位及井深三项数据来描述。这三项数据需要由井下测量仪器获取并由人进行处理。在获取和处理这些数据过程中，产生误差是难免的，也是正常的。我们所要考虑的是误差的允许范围是多少及实际存在误差是多少。如果所存在的误差大于允许范围，则数据是不可取的或不可信的，或者我们要调整这个允许范围，以满足工作需要。正确认识井眼轨迹误差问题对于石油勘探与开发有着十分重要的意义，它会影响到探井成功率、开发井的有效性。在此就井眼轨迹误差问题进行探讨。4.1 误差原因分析4.1.1 井位的误差井眼轨迹是一条地下三维曲线，其确定是以井位地面坐标为基础的。井位是通过人工利用仪器及设备测量计算后确定的，这就难免会出现误差。在20世纪80年代以前，地震测网的确定是经选定参照坐标，采用经纬仪和测距仪测量而得。随后引用了GPS(G1obal Positioning System)，测量精度有了极大的提高。然而GPS定位同样会产生误差：卫星相关误差、观测相关误差和接收机相关误差。由此可见，构造坐标本身就存在着不精确性。也就是说，地质家们在给出地质设计时，井位坐标就不是准确的值。根据地质设计井位坐标值，工程人员要再次实测井位坐标，这难免又会出现误差。尽管上述各种井位误差可能不大，但毕竟存在。4.1.2 井下测量误差1) 井下测量仪器误差每种测量仪器都有自己的精度范围。如果是二次测量，误差方向相反，那么就有可能产生更大的误差。这也是联测与钻井测有时产生较大误差的原因之一。此外，各种测量仪器在不同的井下条件下会产生漂移，这也会产生不同的测量误差。2) 井下测量操作误差井下测量仪器在井下操作也会产生误差，往往是测量人员难以控制的。各种不同的测量仪器在测量过程中其形态可能各异，测量仪器的轴线很可能与井眼轴线不重合或不平行，于是便会产生测量误差。两种不同的仪器，由于其长度不尽相同，尽管测量精度一致，但所产生的误差也会不同。此外，井眼是不规则的，如果测点落在极不规则的井眼处，测量结果就很难代表实际井眼轴线状况。在实际测量操作中，连续测斜仪与有线随钻测斜仪测量结果有时会出现较大误差。除上述原因外，两种仪器选择的井深位置也会存在一定的误差。尽管这个误差很小，但是因为造成了测量仪器位置的不同，则会增加误差值。另外，测量工作并非沿着井眼轴线连续进行，而是每隔10m或更大距离作一个测点，据此做出的井眼轴线自然不够精确。目前还没有一种仪器可以进行井眼轴线的连续测量。除此以外，测斜绞车钢丝绳伸长不同，钻具的伸长，套管与油管的伸长(陀螺测)，地磁的影响等因素都会造成测量误差。4.1.3 计算误差井眼轨迹的计算是一个较为复杂的问题。至今国内外已经提出的计算方法有20多种 ，而所有这些方法还没有一种不存在计算误差。这是由于每一测段只测得两个点的井斜角和方位角，而这一测段却有无数个点，这些点的参数也不确定，因此测段在空间到底是什么形状只能进行假设，假设不同推导出的公式也不同。假设的形状必然与实际形状有差别，据此推导出的计算公式必然会存在误差。从假设的合理性上讲,直线法和折线法不如曲线法。从计算的难度和程度上讲,曲线法公式较为繁锁,计算较难,而直线法和折线法则较容易。因此,在现场工作中,若用手算(包括使用一般计算器计算),可选平均角法和校正平均角法；若使用计算机计算(包括可编程序的计算器),当然最好选用曲线法。对于用井下动力钻具造斜和扭方位的井段,用最小曲率法或弦步法最好;对于用转盘钻钻出的井段,最好用圆柱螺线法或校正平均角法.一口井的资料要分段用两种方法计算是不方便的,在实际工作中,可根据实际情况选一种方法。对于正切法误差很大已属公认,所以下面只对比其中主要的六种计算方法。将这六种计算方法的公式进行数学变换, 约去公因式得出这六种计算方法中计算垂深和平增的公式,都可以表示为平衡正切法的公式,再乘以一个系数。方法不同,则系数K值不同：平衡正切法 (4.1)平均角法 (4.2)最小曲率法 (4.3)圆柱螺线法 (4.4)校正平均角法 (4.5)弦步法 (4.6)由于,所以我们可以比较出上述六种方法的值的大小,从而可以比较出不同方法计算的和值的相对大小,进而可以排出这样一个顺序：弦步法最小曲率法平均角圆柱螺线法校正平均角法平衡正切法也就是说，平衡正切法计算出的和值最小，弦步法计算出的和值最大。4.2 小结1) 由于测量仪器、测量操作及计算问题，使实际井眼轨迹与我们认知的井眼轨迹存在一定的误差。存在误差是必然的，它是当前科技水平的产物，是一种客观的存在，我们不能苛求误差必须小于多少。只有随着科技的发展，这种误差才会逐步减少。2) 井眼轨迹的误差是多方面的，系统绝对误差往往会大于单项绝对误差。由于我们对实际井眼轨迹并不认知，因此准确的误差值目前无法明确。对于一口2000m深的井，井底闭合距的估计系统绝对误差最大应大于10m。因此，地质设计在确定靶点时，应考虑该误差值。否则，其设计失去实际意义。3) 对于两种不同的测量仪器产生误差的可能性会更大，因为其影响误差产生的因素增加一倍。当两者出现误差时，应从两种仪器产生误差的因素分别排查，在得出结论之前没有理由说是谁的原因。4) 为了提高测量精度，必要时可以考虑加密测点。测点需要加密到什么程度，要通过研究，并根据目标面积大小、深度等参数确定。对于测量精度要求较高的探井，在可能条件下进行随钻复测，尽量减少测量异常值而提高精度。5) 所用测量仪器需要定期标定。有时刚刚标定的仪器下井没有几次，由于恶劣的测量条件仍有可能使仪器误差超过正常值，应设法建立相应的标定方法与制度。如，对于重点井应在下井前进行相应的标定。6) 对于井眼测量误差问题应引起高度重视，开展这方面的研究工作，制定相应的标准，尽可能使误差降低到最低限度乃当务之急。重庆科技学院本科生毕业设计 井眼轨迹控制 5 井眼轨迹控制 井眼轨迹控制包括井斜控制和方位控制。1)井斜控制，即控制井眼井斜角的变化，可以采取两种方法：一是利用造斜工具（最常用的是动力钻具带弯接头）造斜和增斜或降斜。二是利用井底钻具组合来增斜、降斜和稳斜。2)井斜方位控制，即井斜方位角的变化，也可以采用两种方法：一是利用井底钻具组合和地层特性的自然漂移来达到目的。二是利用造斜工具强行改变井斜方位。（方位扭转角的计算、造斜工具装置角的计算和动力钻具反扭角的计算）井身方位控制：为了使井身沿着预定的方向加深，在定向造斜时就必须控制造斜工具的作用方位。造斜工具的作用方位一般用装置角或安装角来表示。装置角就是造斜工具弯曲方向的平面（造斜平面）与原井斜方向所在平面（井斜平面）之间的夹角，以表示。装置角有方向性，从井眼倾斜方向开始顺时针方向为正，反之为负。理论研究与实践证明，新井眼井斜和方位的变化角度与造斜工具的造斜率、装置角有关，在工具造斜率和装置角一定的条件的下，随着井斜的增大，方位角变化减小。根据大量研究和许多实钻经验证明，在一般斜井中，装置角对井斜角和方位角的变化有以下的影响规律：1)改变装置角，可以在一定的范围内调整方位角。2)当井斜角一定时，随着造斜工具造斜率的增强，方位角的调整范围也可以相应增大。3)当选用造斜率一定的造斜工具钻进时，井斜角越大，新井眼方位的调整范围越小，反之调整范围越大。也就是说，井斜角越大，方位角的改变越难。根据理论计算，井斜角超过 以后，方位角趋于不变。因此调整方位角应在井斜角较小时进行。4)在实际工作中，如果需要增斜和调整方位时，应先调整方位再增斜。如果需要降斜和调整方位时，则应先降斜再调整方位。另外，欲使井身方位角调整很大角度时，应分几次进行。 井眼轨迹三维显示软件的编制 6 井眼轨迹三维显示软件的编制12216.1 软件的功能简介“井眼轨迹三维显示软件”可以用来绘制井眼轴线的垂直剖面图、水平剖面图和井眼轨迹三维立体图,并对待钻井眼轨迹进行一定程度的预测。该软件由数据输入模块和二维井眼绘制绘制模块、三维井眼轨迹绘制模块这三大模块组成。数据输入包括两部分：一是设计剖面数据输入，是钻井工程设计人员按照地质等条件设计的；二是实钻剖面数据输入，是通过钻进过程中的测井仪器（如MWD、LMD等）实际测得的。井眼轨迹剖面绘制包括设计井二维剖面绘制(垂直剖面和水平投影图)和实钻井眼轨迹的二维、三维剖面绘制两个部分，两个部分的即时对比，便于对钻进中遇到的问题，及时采取相应措施并进行调整。本软件的设计是按照石油工业出版社出版的定向井设计与计算、中国石油大学出版社出版的钻井工程理论与技术和相关文献编写而成。设计方法和设计结果正确、符合实际。软件采用面向对象的设计方法，开发工具为Visual Basic 6.0、MATLAB 7.0和Office 2003，运行环境为Windows/98/Me/2000/XP，需要Office 2003的支持。其界面风格和操作方法与其它Windows应用软件相一致，使用者在具备了基本的Windows操作知识，掌握一定的Windows应用软件使用方法后，即可很容易的使用本软件。6.2 软件的流程图软件的流程图如图6.1所示。6.3 软件窗体模块介绍6.3.1 用VB编制人机交互界面如图6.2 井眼轨迹的三维显示主窗体所示，这个窗体使用了一个picture控件和label控件,在窗体上编辑了菜单栏,通过单击菜单栏上的按钮实现窗体的转换。（此部分由李先烽编制完成）6.3.2 用VB编制计算机绘图管理程序如图6.3所示,该窗体使用了一个网格控件MSFlexgrid、一个数据控件Data、一个文本框Text、一个对话控件CommonDialog。其中将Data控件和Text控件的Visible属性设置为False。当单击图6.2主窗体上的井眼轨迹类型下的实钻井眼数据，则出现如图6.3所示的窗体。在图6.3窗体上主要实现对实钻井眼轨迹数据的显示、计算、以及误差分析。对于窗体上的测斜数据可以通过打开数据库中的单井测斜数据表得到，也可以通过打开TXT格式的测斜数据得到。在处理实钻数据方法上，该软件主要采用了三种主要的方法平均角法、校正平均角法、弦步法。 如图6.4所示，此窗体是用于常规二维定向井轨道设计数据处理。它包括了一个图片框（picture）、一个网格控件（MSFlexgrid）和两个commond控件，以及菜单栏。当程序运行时，首先输入定向设计井的基本计算参数，然后单击选择菜单栏上定向井井眼设计井的类型，进行数据处理后即可绘制二维的垂直剖面图和水平投影图。如图6.5所示，此窗体是用于绘制垂直剖面图，它包括一个图片框（picture）、两个commond控件和一个菜单栏。该窗体既可以绘制设计井，又可以绘制实钻井眼轨迹。 如图6.6所示，此窗体是用于绘制水平投影图，它包括一个图片框（picture）、两个commomd控件和一个菜单栏。该窗体仅可以绘制实钻井眼轨迹。如图6.7所示，在这个窗体上将实现MATLAB和Visual Basic 6.0的连接。并将Visual Basic 6.0中计算的结果以数组的形式传送到MATLAB中，并进行三维绘图。（此部分中的误差分析和窗体的连接由李先锋完成）6.4 软件的难点处理6.4.1.VB调用数据库数据采用DAO连接方式，利用数据控件Data和绑定控件MSFlexgrid进行连接数据库. VB调用Access的原程序代码如下：Private Sub dataopen1_Click()Dim i, j As IntegerDim filename, str as stringCommonDialog1.Filter = 数据库(*.mdb)|*.mdbCommonDialog1.CancelError = TrueCommonDialog1.ShowOpenfilename = CommonDialog1.filenameMSFlexGrid1.CellAlignment = 4Data1.DatabaseName = filenamestr = InputBox(请输入打开数据表的名称, 数据库打开提示窗, 大邑2井)Data1.RecordSource = strData1.RefreshData1.Recordset.CloseEnd Sub6.4.2.VB与Matlab的衔接语句,以及MATLAB引用VB计算的数据13采用以下语句实现上述功能： Dim matlab as objectSet Matlab = CreateObject(matlab.application)Call Matlab.PutFullMatrix(M, base, XReal, XImag)Call Matlab.PutFullMatrix(A, base, LReal, PImag)6.4.3.Matlab软件绘制井眼轨迹管道三维立体图1214利用Matlab软件，不能绘制出沿井眼轨迹轴线的螺旋线管道图，因此考虑采用了另一种代替方法，即在每个测点坐标处画圆，并使其井眼轴线穿过圆心，从而实现井眼轨迹管道三维立体图的绘制.采用MATLAB绘制三维立体图的原程序代码如下：Matlab.Execute(plot3(M(1:A(1,1),1),M(1:A(1,1),2),-M(1:A(1,1),3),go-);)Matlab.Execute (title(井眼轨迹三维显示图)Matlab.Execute(xlabel(N(m),fontweight,bold,fontangle,italic)Matlab.Execute(ylabel(E(m),fontweight,bold,fontangle,italic)Matlab.Execute(zlabel(D(m),fontweight,bold,fontangle,italic)Matlab.Execute (grid on;)6.5 软件的不足由于本次毕业设计的时间太短，软件的设计开发较为仓促，在许多地方还不太令人满意。下面简述软件还应完善的几个方面：1) 由于软件采用了DAO连接方式连接数据库，使得其在