定向井井斜与方位控制

1、 导斜面 槽式变向器 弯接头 Pz Pz 注意：注意： NMDC的长度的长度 下部钻柱力学下部钻柱力学 N E 0 本节需要解决的问题：本节需要解决的问题： 1.决定是否需要扭方位决定是否需要扭方位 2.如何扭如何扭 High side Low side 水平面 工具面 井底平面 井斜铅垂面 井斜铅垂面井底井眼方向线 所在的铅垂平面。 造斜工具面造斜工具的作用方向线 与井底井眼方向线构成的平面。 井底平面井底与井眼方向线垂直 的平面。 水平面 工具面 井底平面 井斜铅垂面 高边高边 低边低边 a b 水平面 井斜铅垂面 A B 1 w w= 1+ N E 水平面 井底平面 N 水平面 井斜铅垂

2、面 A B 水平面 井斜铅垂面 A B O N 2 2 1 1 O Z D A 1 1 2 2 A O Z D 1 2 A O Z D I II III IV (2) (2) 装置角对方位的影响装置角对方位的影响： 1 2 (2) (2) 装置角对方位的影响装置角对方位的影响： A、方位变化式方位变化式： f(f( 1 1、 、 ) ) 已知：1、，求 N 2 2 1 1 O Z D B B、讨论：装置角变化的影响讨论：装置角变化的影响： 一定时，的值随的变化而变化 由可知，装置角绝对值相同，但符号不 同，同样可达到相同的终了井斜角，但方位增 量符号相反 = 0 -180o为增方位 180o-

3、360o为减方位 N 2 2 1 1 O Z D （3 3）、）、 变化对方位和井斜的影响规律变化对方位和井斜的影响规律 =180=180 =90=90 =270=270 =0=0 增方位 减方位 增斜 减斜 3. 3. 装置角计算、扭方位计算装置角计算、扭方位计算 已知：、2、，求的大小 变换（三角恒等）式有 公式讨论公式讨论 A、同样的1、有两个不同的值，但对应不同 的终了井斜角 B、装置角的变化范围： 增方位= 0 -180o，减方位180o-360o 1 N High side 计算装置角的图解法计算装置角的图解法 已知已知K、 1、 1、，计算计算 、 2、 L： Step1:计算全

4、角 1 sintgtg Step2:计算扭方位后井斜角 KL/ Step3:计算扭方位井段长度 coscoscos 12 已知已知K、 1、 1、）计算计算 、 、 L: Step1:计算全角 cossincoscos 1 2 1 2 Step2:计算装置角 KL/ Step3:计算扭方位井段长度 sinsin coscoscos cos 1 11 Step1:计算全角 sinsinsin 1 Step3:计算扭方位后井斜角 KL/ Step4:计算扭方位井段长度 )arccos( 1 tg tg 已知已知K、 1、 1、） 计算计算 、 、 2 、 L: Step2:计算装置角 cos/co

5、scos 12 井斜变化对扭方位的影响 规律：对于给定的、max随1的增加急剧下降 原理：最大方位角计算式与装置角为90度时方 位变化的比较 max =1 (3) (3) 结论结论 要改变方位最好在小井斜（1）时进行、相 同的在小井斜时仅需一小段，在大斜度段要钻很 长的井段。 小井斜时，井眼方位不稳定，而井斜达到某 一角度时，方位趋于稳定。 三、井底动力钻三、井底动力钻 具反扭矩对装置具反扭矩对装置 角角 的影响的影响 反扭角反扭角-在反扭矩在反扭矩 作用下紧靠动力钻作用下紧靠动力钻 具处钻柱截具处钻柱截面的扭面的扭 转角。转角。 n n 水平面 工具面 井底平面 井斜铅垂面 造斜工具定向方位线造斜工具定向方位线 造斜工具装置方位线造斜工具装置方位线 现井斜方位线现井斜方位线 S W 1 n nns 1 1 1、影响扳扭角、影响扳扭角 n n的因素的因素 据材力可知 式中T(x)：距钻头x处断面所受扭矩，是钻具反扭MT与摩擦 阻力矩之叠加T(x)=MT - 摩擦力矩。 G、JP:：分别为钻柱的剪切弹性模量和截面极惯性矩 分析上式可知分析上式可知 (1) MT n (MT 与Q、P、W及岩性有关) 要保证不变，应保持MT基本不变。 (2) n L，与钻柱尺寸有关 (3) 摩擦力矩 n （与井眼形状、井斜角、摩 擦系数等有关） (4) = 0-180度反扭角小于正