定向井轨迹控制

1、定向井的轨迹控制定向井的轨迹控制定向井轨迹控制基本概念定向井轨迹控制基本概念41. 要求：在实钻过程中，设法使实钻的要求：在实钻过程中，设法使实钻的井眼轨迹井眼轨迹尽可尽可能符合设计的能符合设计的井眼轨道井眼轨道。42. 实质：井眼轨迹控制，的实质，就是不断地控制井实质：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。角来表示的。43. 井眼方向控制内容：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；增斜增斜增方位增方位稳方位稳方位降方位降方位稳斜稳斜降

2、斜降斜(九种组合九种组合)定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法4第一阶段第一阶段: :打好垂直井段打好垂直井段垂直井段打不好，将给造斜带来很大的困难。要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井斜角尽可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法进行轨迹控制，而且比打直井要求更高，因为定向井垂直井段的施工质量是以后轨迹控制的基础。定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法4 第二阶段：把好定向造斜关第二阶段：把好定向造斜关4 这是增斜井段的一部分，但它是从垂直井段开始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以称为“造斜”；由于垂直井段没有井斜方位角，所以开始造斜时需要“定向”。如果定

3、向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹控制造成巨大困难。所以，定向造斜是关键，一定要把好这一关。4 现代的定向造斜，除套管开窗侧钻还使用变向器外，几乎全是使用动力钻具造斜工具。造斜井段的长度，一般是以井斜角达到可以使用转盘钻的扶正器钻具组合继续增斜为准。这个井斜角大约为8 至10。第三阶段：跟踪控制到靶点第三阶段：跟踪控制到靶点4从造斜段结束，至钻完全井，都属于跟踪控制阶段。人们常说的轨迹控从造斜段结束，至钻完全井，都属于跟踪控制阶段。人们常说的轨迹控制实际多指这一阶段。制实际多指这一阶段。一一. .跟踪控制的主要工作内容：跟踪控制的主要工作内容：1.适时进行轨迹测量和轨迹计算： 测量仪器的选

4、择；测量密度和测点密度的选择； 根据轨迹计算结果，提出下步轨迹控制要求；2.做好造斜工具的装置方位计算： 装置角的计算； 动力钻具反扭角的计算；3.精心选择、使用造斜工具和下部钻具组合： 工具或组合的结构选择； 造斜工具或下部组合的性能预测：凭经验预测；使用软件预测； 造斜工具的井下定向；定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法二二. .跟踪控制需遵循的几条原则：跟踪控制需遵循的几条原则：1.1.既要保证中靶，又要加快钻速。既要保证中靶，又要加快钻速。这一阶段的任务是在实钻过程中，不断了解轨迹的变化发展情况，不断地使用各种造斜工具或钻具组

5、合，使实钻轨迹离开设计轨迹使实钻轨迹离开设计轨迹“不要太远不要太远。“不要太远”一词的意义在于，一方面如果“太远”就可能造成脱靶，成为不合格井；另一方面如果始终要求实钻轨迹与设计轨迹误差很小，势必要求非常频繁地测斜，频繁地更换造斜工具，必将大大地拖延时间，增加成本，而且还有可能造成井下复杂情况，得不偿失。定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法2.2.尽可能多的使用转盘钻的扶正器钻具组合来进尽可能多的使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制行控制。这是因为转盘钻的钻速比动力钻具要高转盘钻的钻速比动力钻具要高。所以在造斜段结束之后，一般都换用转盘钻继续增斜，并在需要稳斜和降斜的时候，仍然使用

6、转盘钻来完成。只有在下列两种情况下，才使用动力钻具进行控制：(1)使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时，改用动力钻具造斜工具进行强力增斜或降斜；(2)转盘钻扶正器组合不能控制方位，而且在钻进中常常出现方位偏差。当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时，必须使用动力钻具造斜工具来完成扭方位。定向井轨迹控制的主要做法定向井轨迹控制的主要做法3.3.尽可能利用地层的自然规律。尽可能利用地层的自然规律。种种地层因素导致钻头的不对称切削，或引种种地层因素导致钻头的不对称切削，或引起井斜变化，或引起方位漂移：起井斜变化，或引起方位漂移： 地层可钻性的各向异性：平行层面方向与垂直层地层可钻性的各向异

7、性：平行层面方向与垂直层面方向，地层可钻性不同。面方向，地层可钻性不同。 沿垂直地层层面方向，可钻性发生变化；沿垂直地层层面方向，可钻性发生变化； 沿平行地层层面方向，可钻性发生变化；沿平行地层层面方向，可钻性发生变化；在轨道设计和轨迹控制过程中，尽可能利用在轨道设计和轨迹控制过程中，尽可能利用这些自然规律，减少利用工具进行控制的时这些自然规律，减少利用工具进行控制的时间。间。造斜工具简介造斜工具简介动力钻具造斜工具动力钻具造斜工具4动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。常用前两种。4位置：在钻铤和钻头之间。钻井液循环驱动。4动力钻具以上整个钻柱都不旋转，对定向造斜非常有

8、利。4结构由三种: 动力钻具带弯接头；动力钻具带弯接头； 弯外壳动力钻具；弯外壳动力钻具； 动力钻具带偏心垫块；动力钻具带偏心垫块； 造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4射流钻头：射流钻头： 工作三部曲： 定向喷射，大水眼冲出“斜窝”；适当加压使钻头进入“窝”内，继续喷射； 边喷射，上下活动钻柱，扩大“斜窝”，并对井底造成冲击； 旋转钻进，钻出弯曲井眼； 适用地层：软地层； 需要给大水眼喷嘴定向。造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4槽式变向器：槽式变向器： 造斜过程： 定向安置槽式变向器； 加压剪断销钉，旋转钻进钻出导眼； 起钻并起出槽式变向器； 更换扩眼钻

9、头，扩大导眼； 每安置一次，只能使井斜增加一个导斜角大小的角度。造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4对抗器：对抗器： 作用：可在小范围作用：可在小范围内改变井斜方位内改变井斜方位 结构：结构： 体部为一根短钻铤；体部为一根短钻铤；形状如图；形状如图； 上下两个瓦片，用上下两个瓦片，用小轴相连，并被固小轴相连，并被固定在体部的纵向沟定在体部的纵向沟槽内。槽内。 改变瓦片宽度，可改变瓦片宽度，可以实现增方位或减以实现增方位或减方位；方位；造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4套筒形变向器：套筒形变向器： 只能在小范围内改变井眼方位。 结构： 心轴与钻头、钻铤连接；

10、 心轴外有套筒；套筒与心轴用小轴连接； 套筒外有上下两个“瓦片”； 改变上下瓦片的位置，可以实现增方位或减方位；造斜工具简介造斜工具简介转盘钻扶正器组合转盘钻扶正器组合此类工具此类工具不能用于改变井眼方位不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜度的井眼内改，仅能在已有一定斜度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧妙地此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。使用扶正器，得到各种性能的组合。 20世纪世纪80年代以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。运年代

11、以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。运用数学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、纵用数学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、纵横连续梁法、加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的计算横连续梁法、加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的计算机程序。机程序。4在没有计算机软件计算在情况下，可使用现场常用的经验数据。在没有计算机软件计算在情况下，可使用现场常用的经验数据。转盘钻扶正器组合有三种：转盘钻扶正器组合有三种：增斜组合；增斜组合；稳斜组合；稳斜组合；降斜组合；降斜组合；造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4增斜钻具组合：增斜钻具组合：类型L1L

12、2L3强增斜组合1.01.8-中增斜组合1.01.818.027.0-弱增斜组合1.01.89.018.09.0按增斜能力分为强、中、弱三种。使用中要注意：使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小，增斜能力也减小。 4. 注意保持低转速。 造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4稳斜钻具组合稳斜钻具组合类型L1L2L3L4L5强 稳 斜组合0.81.24.56.09.09.09.0中 稳 斜组合1.01.83.06.09 . 0 18.09 . 0 27.0-弱 稳 斜组合1.01.84.59.0-按稳斜能力分为强

13、、中、弱三种。在使用中要注意保持正常钻压和较高转速。若需要更强的稳斜组合，可使用双扶正器串联起来作为近钻头扶正器。 造斜工具简介造斜工具简介转盘钻造斜工具转盘钻造斜工具4降斜钻具组合降斜钻具组合 类型 L1 L2强降斜组合 9.027.0 -弱降斜组合 0.8 18.027.0按降斜能力分为强、弱两种。使用中要注意：保持小钻压和较低转速1.对于强降斜组合来说，L1越长则降斜能力越强，但不得与井壁有新的接触点。 造斜工具的定向造斜工具的定向4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。 4定向定向是定向井的关键技术。定向方法可分为两大类：地面定向法和井下定向法。 4地面定向法：地面定向

14、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。 这种方法由于工序复杂，准确性差，目前已经很少应用了。4井下定向法：井下定向法： 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。 关键技术：工具面的标记方法。关键技术：工具面的标记方法。造斜工具的

15、定向造斜工具的定向工具面的标记方法工具面的标记方法4定向齿刀标记法定向齿刀标记法： 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； 造斜工具的定向造斜工具的定向工具面的标记方法工具面的标记方法4定向磁铁标记法：定向磁铁标记法： 适用于磁性测斜仪进行测适用于磁性测斜仪进行测量；量； 紧在造斜工具上面接着一紧在造斜工具上面接着一根专用的无磁钻铤，在该根专用的

16、无磁钻铤，在该无磁钻铤的体部装着三对无磁钻铤的体部装着三对小磁铁，其小磁铁，其N 极方向与工极方向与工具面方向的关系是已知的。具面方向的关系是已知的。 测量仪器中有两个磁性罗测量仪器中有两个磁性罗盘。上罗盘处在三个定向盘。上罗盘处在三个定向磁铁位置，可测得工具面磁铁位置，可测得工具面方位；下罗盘远离定向磁方位；下罗盘远离定向磁铁，指向正北方位。两罗铁，指向正北方位。两罗盘面同时照在一张底片上，盘面同时照在一张底片上，于是可知工具面在井下的于是可知工具面在井下的实际方位。实际方位。 造斜工具的定向造斜工具的定向工具面的标记方法工具面的标记方法4定向键标记法：定向键标记法：既可用于用磁性测斜仪测量

17、，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。 定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的概念装置角的概念4造斜工具得造斜率，既可用于改变井斜方位角，同时可用于改变井造斜工具得造斜率，既可用于改变井斜方位角，同

18、时可用于改变井斜角。斜角。4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。分配造斜率，其关键有在于装置角的计算和安置。4装置角的定义装置角的定义 井斜铅垂面：井斜铅垂面： 井眼方向线所在的钱垂井眼方向线所在的钱垂平面；平面； 井眼方位线所在的钱垂井眼方位线所在的钱垂平面；平面； 井底圆上高边方向线所井底圆上高边方向线所在的钱垂平面；在的钱垂平面； 造斜工具面：造斜工具面： 造斜工具作用方向线与造斜工具作用方向线与井眼轴线构成的平面；井眼轴线构成的平面；定向井轨迹控制计算定向井轨迹控

19、制计算装置角的概念装置角的概念4装置角的定义装置角的定义 井斜铅垂面与造斜工具面井斜铅垂面与造斜工具面的夹角的夹角(还不够准确！还不够准确！)； 以井斜铅垂面为基准，顺以井斜铅垂面为基准，顺时针旋转到造斜工具面上时针旋转到造斜工具面上所转过的角度；所转过的角度； 在井底平面上，以高边方在井底平面上，以高边方向线位基准，顺时针旋转向线位基准，顺时针旋转到工具面与井底圆的交线到工具面与井底圆的交线上所转过的角度；上所转过的角度；定向井轨迹定向井轨迹控制计算控制计算装置角有关公装置角有关公式的推导式的推导4这是有关槽式变向器装置角计算公式得推导用图。4图中的00与井底圆垂直；4图中的角，是槽式变向器

20、的导斜角；就是装置角，是在水平面上的投影；4注意下面四张“图式”推导图中，12定向井轨迹定向井轨迹控制计算控制计算装置角有关公装置角有关公式的推导式的推导4这是有关弯接头装置角计算公式得推导用图。4图中的00与井底圆垂直；4图就是装置角，是在水平面上的投影；但是要特别注意，图要特别注意，图中的中的角，是弯接头钻出的井段的角，是弯接头钻出的井段的狗腿角，而不是弯接头的弯曲角；狗腿角，而不是弯接头的弯曲角；4注意下面四张“图式”推导图中，12定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角有关计算公式装置角有关计算公式4汇总上述四个图式推导的三个独立的公式：汇总上述四个图式推导的三个独立的公式：4还有一

21、个重要的公式，这就是狗腿角计算公式：还有一个重要的公式，这就是狗腿角计算公式：cossincoscossinsinsin11tgcossinsincoscoscos112sinsinsinsin2cossinsincoscoscos2121定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角有关计算公式装置角有关计算公式4偏增角问题：偏增角问题： 观察到装置角与井斜角、井斜观察到装置角与井斜角、井斜方位角之间的变化关系：方位角之间的变化关系： 装置角在装置角在、象限，方位均增象限，方位均增加；装置角在加；装置角在、象限，方位象限，方位均减小；均减小； 方位角的变化界限很清楚，以方位角的变化界限很清楚，以

22、00和和1800为界。为界。 装置角在装置角在 、象限，井斜角象限，井斜角都是增加的；但装置角在都是增加的；但装置角在 、 象限，井斜角并非都是减小的。象限，井斜角并非都是减小的。只在绿色区域是减小，在只在绿色区域是减小，在粉红色粉红色区域内仍然是增大的。区域内仍然是增大的。 粉红色粉红色区域所占的角度，就是区域所占的角度，就是“偏增角偏增角”，以，以表示。表示。定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角有关计算公式装置角有关计算公式4偏增角的影响偏增角的影响 试看一例：设试看一例：设=450；=600；=600；求；求=？由公？由公式式 可算得可算得=48.720； 用式：用式： 计算，计算

23、， =86.3860； 用式：用式： 计算，计算， =93.6140；cossinsincoscoscos2121sinsinsinsin2121cossincoscoscoscos（错误）（错误）（正确）（正确）定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4最重要、最可靠的两个公式最重要、最可靠的两个公式 (1)(2)二式中，共有二式中，共有5个参数：个参数：1，2，；知道其中任意三个，可以求出另外两个知道其中任意三个，可以求出另外两个。 事实上，巧妙地利用事实上，巧妙地利用(1)(2)这两个公式，就可以完成这两个公式，就可以完成所有有关装置角的计算。所有有关装置角的

24、计算。cossinsincoscoscos112cossinsincoscoscos2121(1)(2)定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4特殊装置角扭方位特殊装置角扭方位 1. 全力增斜全力增斜 =00； =； =00； 2. 全力降斜全力降斜 =1800； =； =00； =?LK 定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4特殊装置角扭方位特殊装置角扭方位 3. 正负正负900扭方位扭方位 这是我国现场上用的较多的扭方位方式。 =900； 由于偏增角的原因，此时的井斜角增量不等于零。11sintgtg111coscoscosLK

25、 定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4特殊装置角扭方位特殊装置角扭方位 4. 稳斜扭方位稳斜扭方位 = 0 ，并给定 ； 增方位取“+”，减方位取“”cossincoscos121211)2/(costgtgLK 5. 全力扭方位全力扭方位 给定 ； 增方位取“+”，减方位取“”sinsinsin1coscoscos1211costgtg定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4装置角的图解法装置角的图解法(1)选择一定长度线段代表单位角度，选择一定长度线段代表单位角度，例如，以厘米代表例如，以厘米代表。(2)选一原点，作目前井底方

26、位线选一原点，作目前井底方位线OQ，并量取，并量取OA = 1，注意是以长，注意是以长度代表角度。度代表角度。(3)以点为园心，以以点为园心，以为半径（注意以长度代表角度）画园。为半径（注意以长度代表角度）画园。 (4)作线段作线段OB，使，使AOB = ，交园于，交园于B、B，联结，联结AB和和AB。应当注。应当注意意是有正负之分的。是有正负之分的。为正时，为正时，OB线在线在OA线的下方；线的下方；为负时，为负时，OB线在线在 OA线的上方。线的上方。 (5)用量角器量用量角器量QAB即为增斜扭方位的装置角即为增斜扭方位的装置角，量，量QAB 即为降即为降斜扭方位的装置角斜扭方位的装置角。

27、 (6)用直尺量用直尺量OB长度（换算成角度），即为增斜扭方位之后的井斜角长度（换算成角度），即为增斜扭方位之后的井斜角2；量量OB长度（换算成角度），即为降斜扭方位之后的井斜角长度（换算成角度），即为降斜扭方位之后的井斜角2。 定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4装置角的图解法装置角的图解法4限长扭方位限长扭方位 给定条件：给定条件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；现要求；现要求钻进钻进150m将井斜方位角减小将井斜方位角减小到到2=700；请用；请用限长扭方位限长扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 装置角装置角； 2. 扭

28、方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭弯方位后的井斜角扭弯方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段长扭方位段的段长L；L=150m定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4装置角的图解法装置角的图解法4900扭方位扭方位 给定条件：给定条件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；限要求；限要求将井斜方位角减小到将井斜方位角减小到2=700；请用请用900 扭方位扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 装置角装置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭弯方位后的井斜角扭弯方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段长扭方位段的段

29、长L；L=141m定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4装置角的图解法装置角的图解法 稳斜扭方位稳斜扭方位 给定条件：给定条件：1=220；1=1000；工具造斜率；工具造斜率90/100m ；限要求将井斜方；限要求将井斜方位角减小到位角减小到2=700；请用；请用稳稳斜斜 扭方位扭方位方式，并求：方式，并求： 1. 装置角装置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭弯方位后的井斜角扭弯方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段长扭方位段的段长L；L=127m定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4装置角的图解法装置角

30、的图解法 全力扭方位全力扭方位 给定条件：给定条件：1=220；1=1000；工具造斜率工具造斜率90/100m ；限要；限要求将井斜方位角减小到求将井斜方位角减小到2=700；请用；请用全力全力 扭方位扭方位方方式，并求：式，并求： 1. 装置角装置角； 2. 扭方位段的狗腿角扭方位段的狗腿角； 3. 扭弯方位后的井斜角扭弯方位后的井斜角2 ； 4. 扭方位段的段长扭方位段的段长L；L=122m定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4四种扭方位方式的比较：四种扭方位方式的比较：参数参数限长扭方位限长扭方位900 扭方位扭方位稳斜扭方位稳斜扭方位全力扭方位全力扭方

31、位1220220220220-300-300-300-300279027002550240013.5012.7011.4011.10227.4025.4022019.10L150m141m127m122m随着扭方位长度的减小，装置角、狗腿角、扭完方位的随着扭方位长度的减小，装置角、狗腿角、扭完方位的井斜角，都在减小。井斜角，都在减小。定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算装置角的有关计算装置角的有关计算4与与、1 的关系：的关系：解析法公式解析法公式三种图解法三种图解法图解法公式图解法公式1sintgtg1tg1sin)2/sin2sin（12/2sin1sinsinsin1sin对比可见：随着

32、对比可见：随着增大，增大，也增大；但随着也增大；但随着1增大，增大，将减小。将减小。这就是井斜角大时扭方为难的原因这就是井斜角大时扭方为难的原因。定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算动力钻具反扭角动力钻具反扭角4装置方位角的概念装置方位角的概念 注意到装置角是以井斜高边为基准的。而高边有是随着井斜方位的变化而变化的。 变化的基准在使用中是不方便的，于是提出装置方位角。 装置方位角是以正北方位为基准，等于井斜方位角加上装置角。1需要特别注意，需要特别注意，1 和和时不再一个平面上的。时不再一个平面上的。定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算动力钻具反扭角动力钻具反扭角4反扭角的存在：反扭角的存在：

33、 当我们将动力钻具带弯接头下到井底，并将工具面摆到装置方位线上，然后启动，工具面将要向反时针方向旋转反时针方向旋转一个角度，此角度称为反扭角。4反扭角的产生：反扭角的产生： 动力钻具启动后，转子受到一个顺时针方向的扭矩，因而顺时针方向旋转； 定子受到一个反时针方向的扭矩，因而反时针方向旋转；由于钻柱在井口被转盘锁住钻柱在井口被转盘锁住，不能自由旋转，最终只能扭转一定角度，即反扭角。 反扭角以n 表示。定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算动力钻具反扭角动力钻具反扭角4影响反扭角的因素：影响反扭角的因素： 1. 动力钻具扭矩的大小：动力钻具扭矩的大小： 扭矩越大，反扭角越大； 扭矩与钻具结构、泥浆

34、排量、钻压、地层等因素有关； 2. 钻柱尺寸和钢材性能：钻柱尺寸和钢材性能： 反扭角与钻柱长度成正比；与钻柱断面的极惯性矩成反比；与钻柱钢材的弹性模量成反比； 3. 钻柱与井壁摩阻系数：钻柱与井壁摩阻系数： 摩阻系数越大，摩擦扭矩就越大，反扭角就越小； 摩阻系数与泥浆性能、井壁光滑程度有关； 4. 装置角的影响：装置角的影响： 装置角在001800 范围内，将使反扭角减小； 装置角在18003600 范围内，将使反扭角增大； 装置角在“偏增角”附近，对反扭角影响达到最大； 装置角在00 和1800 附近，对反扭角影响达到最小；定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算动力钻具反扭角动力钻具反扭角4定向方位角的概念定向方位角的概念 考虑到动力钻具反扭角的影响，在给造斜工具定向时，不能将工具面对准装置方位线，而应超过装置方位线一个“反扭角”，即对准定向方位线。 定向方位线的方位角称为定向方位角。nS1n定向井轨迹控制计算定向井轨迹控制计算动力钻具反扭角动力钻具反扭角4反扭角的确定方法反扭角的确定方法 计算机软件计算法：计算机软件计算法：近年来出现的新方法。近年来出现的新方法。需要建立计算模型。影响精确性的主要因需要建立计算模型。影响