井眼轨迹的基本概念

H
2.2、井眼轨迹的基本参数
井眼轨迹，实指实钻的井眼轴线。 一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间 曲线。为了进行轨迹控制，就要了解 这条空间曲线的形状，就要进行轨迹 测量，这就是“测斜”。 目前常用的测斜方法并不是连续测斜， 而是每隔一定长度的井段测一个点。 这些井段被称为“测段”，这些点被 称为“测点”。 测斜仪器在每个点上测得的参数有三 个，即井深、井斜角和井斜方位角。 这三个参数就是轨迹的基本参数。
井眼上从一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度 （两点处井眼前进方向线之间的夹角）成为两点间的全角变化 值（也称两点间的狗腿角）。
全角变化率
K
“狗腿严重度” ，“狗腿度” ，“井眼曲率” 都是相同的意义。 指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。 或者指单位长度井段内狗腿角的大小。
K

L
造斜率
表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工 具所钻出的井段的井眼曲率。
2.4、井眼曲率及其计算
第一套公式的图解法：
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区 半径 。 在目标点所在的（水平）面（垂直于入靶方向线）上，以 目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积，称为靶区。
（12）靶心距
在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称 为靶心距。
2.2、井眼轨迹的基本参数
（13）垂直深度：
简称垂深，是指轨迹上某点至井口 所在水平面的距离。垂深的增量称为垂 增。垂深常以字母 H （或Ｄ）表示，垂 增以Δ H（或ΔＤ）表示。
（14）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，即井深在水平面上的投影长度。水 平长度的增量称为平增。平长以字母 S （或Ｐ）表示，平增以ΔS （或ΔＰ）表 示。
（15）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。
2.2、井眼轨迹的基本参数
2.2、井眼轨迹的基本参数
（3）井斜方位角：
井斜方位角：以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位 线（井斜方位线）上所转过的角度，即井斜方位角。
注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以
正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。
井斜方位角以字母φ表示。井斜方位角的增量是下测点的井斜
2.2、井眼轨迹的基本参数
（5）象限角

象限方位角校正，更为麻烦。


区别东西磁偏角； 区别在哪个象限里；
2.2、井眼轨迹的基本参数
磁偏角校正(课堂练习)

1. 我国胜利油田的磁偏 角大约是西偏 5.50 。某 测点测得井斜方位角为 2.50，求真方位角=？
2. 我国新疆克拉玛依油 田的磁偏角大约是东偏 4.10 。某测点测得井斜 方位角为 3580 ，求真方 位角=？
如下图水平面坐标系内的实钻井眼轴线，两个坐标轴， 一根是正北方向，一根是正东方向。如图所示，A，B的水平 坐标分别为（NA,EA）和（NB,EB）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
由上图可知，我们并不能看清它的实际空间形态，怎详
把这条空间曲线画出来，让别人了解它的空间形状呢 ?常 见的有三种图示法。
2.1、井眼轴线的图示法
一、三维坐标图示法： 井眼轴线的特点：
注意“方向”与“方位”的区别。方位线是水平面上的矢量，而方
向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某 个水平面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也 可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的 方向线。
2.2、井眼轨迹的基本参数
（3）井斜方位角：
投影图主要用于指导施工。
优点：从图上可直接看出，需要增斜还
是需要降斜，需要增方位还是需要减方位。 也可根据这张图，可以想象出井眼轴线的 空间形状。
H
缺点：这种垂直投影图不能反映出井身
参数的真实值。
2.1、井眼轴线的图示法
三、柱面图表示法：
包括两张图：
一张是水平投影图，相当于俯视图，与投影图表示法相同； 一张是垂直剖面图(横坐标 P，纵坐标D或 H)，与垂直投影
Ｋ α 表示。严格地讲，井斜变化率是井斜角 α 对井 深Ｌ的一阶导数，可写为：
K
d dL
2.3、井斜变化率和井斜方位变化率
以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜角变
化值（Δα）与二测点间井段长度（ΔL ）的比值来 表示井斜变化率的。
求得的乃是该测段的平均井斜变化率：
K
L
方位角减去上测点的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可 以在0～360° 范围内变化。
2.2、井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在正北 方位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北方位线的西面。用磁性 测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过 换算求得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。
井深常以字母Ｌ表示，单位为米
(m)。井深的增量称为井段，以ΔＬ表 示。二测点之间的井段长度称为段长。 一个测段的两个测点中，井深小的称 为上测点，井深大的称为下测点。井 深的增量是下测点井深减去上测点井 深。
α
max
降斜段
下测点 水平位移
2.2、井眼轨迹的基本参数
（2）井斜角：
指测点处的井眼方向线与重力线之间 的夹角就是该测点处的井斜角。
显然，井眼方向线与重力线都是有
向线段。井斜角表示了井眼轨迹在该
测点处倾斜的大小。
井斜角常以希腊字母 α 表示，单位
为度(°)。一个测段内井斜角的增量总 是下测点井斜角减去上测点井斜角，
以Δα表示。
2.2、井眼轨迹的基本参数
（3）井斜方位角：
① 井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井 眼方位线（井斜方位线）。 ② 井眼轴线投影到水平面上以后，过其上每一点作投影线的切线， 该切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线，或称 井斜方位线。
图不同，它不是在某个铅垂平面上的投影。
垂直剖面图的形成：实钻井眼是一条空间曲线，设想经过
这条曲线上的每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线就构成 了一个曲面。
最大特点：柱面展平后，井眼长度和井斜角都保持不变。
优点：
凭着这两张图，即可了解井眼的空间形状,可以反映出井
身参数的真实值，作图容易，利用测斜资料算出每个测点 的坐标位置，即可作图。
点 - 陕西泾阳县永乐镇石际寺村境内，亦 称大地基准点，是中国的地理中心，具体 位 置 在 ： 北 纬 34°32′27.00″ 东 经 108°55′25.00″ 。
在钻井工程当中，坐标系通常指使用正北和正东坐标，以N和E表示， 是指测点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。
2.1、井眼轴线的图示法

3. 西磁偏角 5.50 ，测得 方位角 292.50 ，求真方 位 角 = ？ 如果 用 象 限角 表示，象限角=？ 4. 东磁偏角 50 ，测得方 位角 1200 ，求真方位角 = ？如果用象限角表示 ， 象限角=？


2.2、井眼轨迹的基本参数
磁偏角校正(课堂练习)

1. 我国胜利油田的磁 偏角大约是西偏5.50。 某测点测得井斜方位角 为2.50，求真方位角=？
K L
2.3、井斜变化率和井斜方位变化率
柱面图上的曲率：
垂直剖面图上的曲率KH:
d KH K dL
水平投影图上的曲率KA:
K d d KA ds dL sin sin
K K A sin
2.3、井斜变化率和井斜方位变化率
全角变化值
换算的方法如下：
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
2.2、井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角地图
2.2、井眼轨迹的基本参数
（5）象限角
井斜方位角还有另一种表示方式，称“象限角”它是指井斜方位 线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角在 0～90度之间 变化。书写时需注明所在的象限，如N67.5°W。
(16)水平位移：
简称平移，指轨迹上某点至井口所在 铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的 距离在水平面上的投影。此投影线称为平 移方位线。水平位移常以字母A表示。
（17）平移方位角：
指平移方位线所在的方位角，即以正北 方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角 度，常以字母θ表示。
2.2、井眼轨迹的基本参数
2.3、井斜变化率和井斜方位变化率
井斜方位变化率：是指井斜方位角随井深变化的
程度，以Ｋ φ 表示。严格地讲，井斜方位变化率是 井斜方位角φ 对井深Ｌ的一阶导数，可写为：
以增量代替微分，以相邻二测点间的井斜方位角
变化值（Δφ ）与二测点间井段长度（ΔL）的比值 来表示井斜方位变化率的。
d K dL
向线为基准，顺时针旋转到工 具面与井底圆的交线上所转过 的角度；
2.2、井眼轨迹的基本参数
（9）装置方位角：
装置方位角=工具面角ω+井斜方位角φ
2.2、井眼轨迹的基本参数
（10）目标点
设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点。通 常是以地面井口为坐标原点的空间坐标值来表示。
（11）靶区及靶区半径（定向井）
使用井底马达进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前 的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角，称为反 扭角。反扭角总是使工具面逆时针转动
2.3、井斜变化率和井斜方位变化率
井斜角和井斜方位角是在随着井深而不断变化的。
既然在变化，就有变化快慢之分。变化率就是变化 的快慢。
井斜变化率：是指井斜角随井深变化的程度，以
下测点 水平位移 直井段 上测点 增斜段 最大井斜角
α
max
降斜段
2.2、井眼轨迹的基本参数
（1）井深：
指井口(通常以转盘面为基准 )至测
点的井眼长度，也有人称之为斜深， 国外称为测量井深。井深是以钻柱或 电缆的长度来量测。井深既是测点的 基本参数之一，又是表明测点位置的 标志。
直井段 上测点 增斜段 最大井斜角

3. 西磁偏角5.50，测得方位 角292.50，求真方位角=？ 如果用象限角表示，象限角 =？

答：真方位角=3570


2. 我国新疆克拉玛依油 田的磁偏角大约是东偏 4.10。某测点测得井斜 方位角为3580，求真方 位角=？

答：真方位角=2870； 测得象限角=N67.50W；校正 后象限角=N730W；
(18)闭合距与闭合方位
国外将水平位移称作闭合距 (Closure Distance)，将平移方位角称作闭合方位角 (Closure Azimuth) 。我国现场常特指完 钻时的水平位移为闭合距，平移方位角为 闭合方位角。
（19）视平移：
为水平位移在设计方位线上的投 影。视平移以字母Ｖ表示。
（20）反扭角
4. 东磁偏角50，测得方位角 1200，求真方位角=？如果 用象限角表示，象限角=？

答：真方位角=2.10
答：真方位角=1250； 测得象限角=S600E；校正后 象限角= S550E ；
2.2、井眼轨迹的基本参数
（6）井斜铅垂面：
井 眼 方 位 线 所
在的铅垂平面；
井 斜 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；
（7）造斜工具面：
造斜工具作用方向线
与井眼轴线构成的平面；
2.2、井眼轨迹的基本参数
（8）装置角(工具面角)：
井斜 铅垂 面与造斜工 具面
的夹角；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
2、井眼轨迹的基本概念
2.1、井眼轴线的图示法 2.2、井眼轨迹的基本参数 2.3、井斜变化率和井斜方位变化率 2.4、井眼曲率及其计算
2.1、井眼轴线的图示法

为了描述井眼在空间的形态及坐标位置，首先介绍一下 在钻井工程中常用的坐标概念。
正常使用的坐标为地理坐标，即 正东 E 、正北 N 、正南 S 和正西 W 以及 海拔 H ，这种坐标体系是在子午线的 基础上定义的。 中华人民共和国大地原
形状复杂，结构简单。 无法给人以立体感。 需要采用辅助面增强
立体感。
注：只在特殊时候采用。
2.1、井眼轴线的图示法
二、投影图表示法
相当于机械制图中的视图表示法，在国外 使用广泛。
这种图示法包括两张图：一张是水平
投影图，相当于俯视图。
一张是垂直投影图，相当于侧视图，
其投影面选在原设计方位线所在的铅垂平 面上(横坐标V，纵坐标D或H)。