第六章井眼轨迹设计与控制

第六章、井眼轨迹设计与控制
第一节、概述
当今的科学技术提供了预测地下油气藏位置的手段，而从地面确定位置到地下确定油气藏通道的建立，只有通过钻井工程来达到。

钻井工程的钻进原理前面的章节已经阐述，本章要解决的问题是如何来设计这一条通道的轨迹以及如何控制钻进过程，使实际钻进路径和设计轨迹一致。

一种情况是：当地面井口位置就在地下油气藏的正上方，采用铅直井井眼轨迹设计，此时设计的轨迹就是从地面井口位置到地下油气藏的一条铅直线，轨迹控制的问题是如何防止实钻轨迹过大地偏离出铅垂线（这一过程称为“井斜控制”）。

另一种情况是：当地面井口位置不在地下油气藏的正上方或钻井目标有特殊要求，将按专门的钻井目的和要求设计对应的井眼轨迹，并在钻进过程中一直进行井眼轨迹控制，使井眼沿预先设计的井眼轨迹钻达预定目标。

工程上把第一种情况的井称为直井，第二种情况的井称为定向井或根据目标和轨迹的情况分为丛式井、侧钻井、水平井、大位移井、分支井等。

定向井的应用范围广阔：
1．地面限制。

油田所处地面不利于或不允许设置井场钻井或搬家安装受到极大障碍。

如房屋建筑、城镇、河流、沼泽、高山、港口、道路、海洋、沙漠等地面条件限制。

图6-1 定向井在油气田勘探开发中的应用
a-勘探海底油田；b-海上钻井利用平台；c-控制断层；d-地面条件限制；
e-盐丘附近钻井；f-增大出油量；g-多底井；h-救援井
1
2．地下地质条件要求。

由于地质构造特点，定向井能更有利于发现油藏、增加开发速度。

如控制断层、探采盐丘突起下部的油气层、探采高角度裂缝性油气藏、开发薄油层油藏等。

3．钻井技术的需要。

需用定向井来处理井下复杂情况或易斜地层的钻井。

如我国自行设计、施工的数口成功的定向救援井：濮2－151井（中原油田）、永59井（胜利）、南2－1井（青海）。

均成功地制服了井喷失控事故。

4．其它方面的应用如过江管道的铺设、煤层气的开发、地热井的钻井等。

定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。

世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国人在加利福尼亚亨延滩油田完成。

当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。

美国一位有创新精神的钻进承包商改变了这种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸到海床下，由此开创了定向钻井新纪元。

1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。

一位有丰富想象力的工程师提出用定向井技术来解决。

在距失控井一定距离钻一口定向井，井底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向救援井。

二战后随着生产的发展、海洋石油的开发、井下动力钻具的研制以及计算技术的进步，促进了定向井技术的发展。

我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C2－15井。

1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世界上第二个钻成水平井的国家。

四川油田的草16井，1987年钻成，是一口过长江定向井。

70年代以来，我国海洋定向井迅速发展，在渤海湾海上钻丛式定向井，在一个钻井平台上施工多达12口（目前已达35口以上）定向井。

胜利油田的河50丛式井组，1988年完成，一个陆地平台钻成42口定向井。

由于石油天然气勘探开发的需要，在我国第七个五年计划期间，定向井、丛式井钻井工艺技术获得突破性进展，大踏步进入生产实用阶段，其水平跨入世界先进行列。

采用这项技术打成了一大批多目标并、三维绕障井、高精度定向勘探井，满足了地质勘探上的特殊需要，并且成功地运用丛式井组整装开发了沈阳、二连、江苏的卞杨等三个油田。

“七五”期间全国共钻成定向井4317口，为“六五”期间的4．65倍，少占用土地万亩以上，节约资金3亿元。

辽河油田在杜48断块的10号平台钻17口井，平均井深2344．2m，最大井斜28°，最大水平位移1633．3m，中靶率达到100％，平均建井周期32天，平均机械钻速9．12m／hr，这个平台和相同日数的单井相比少占工业用地123亩，节约76％，节约成本119．7万元。

四川石油管理局1987年成功地钻成隆40－1丛式井组，最大井斜角90°，开创了我国深层、硬地层打大斜度井的先河。

该井完钻井深3130米，垂直井深2290．04米，最大水平位移1459．44米，在气层内进尺532米，等于目的层垂直厚度的5倍，该井打出了我国大斜度定向井的新水平。

胜利油田根据油藏地面建设十分密集，地下老井很多（达14口）的实际情况，采用了多目标、绕障打油田开发井的先进技术，应用计算机剖面绘图，防碰扫描、三维绕障程序、丛式井防干扰装置，随钻定向造斜与扭方位技术以及电子多点测量等一系列井眼轨迹控制技术，打成了我国目前陆上丛式井完井口数最多的井组—河50丛式井组，共有42口井，其中多目标井有5口，平台占地面积65亩，比单井少占地335亩，节约土地84．5％。

2
第二节、定向井井眼轨迹设计
定向井在施工前必须按专门的钻井目的和要求设计对应的井眼轨迹。

该设计轨迹必须在现有的装备、工艺和技术条件下满足勘探开发的要求。

设计时要考虑能经济地钻达目标的路径或轨迹，要考虑地质因素对要用的井底钻具组合的影响以及可能最终影响井眼轨迹的其它因素。

定向井施工是使井眼沿预先设计的井眼轨迹钻达预定目标的过程，所以设计的定向井轨迹是施工的依据和检验的标准。

一、基本要素
定向井的井眼轨迹是空间的一条曲线，为了能结合工程参数描述该曲线，需要掌握定向井的基本要素：
任一点到井口的井眼长度
称为该点的井深，也称为
该点的测量井深或斜深，
单位为米, 常用字母L表
示；
2．井斜角：井眼轴线
上任一点的井眼方向线
（切线，指向前方）与通
过该点的重力线间之间的
夹角，称为该点处的井斜
角，单位为度，常用字母
α表示；
3．方位角：井眼轴线
上任一点的正北方向线与
该点的井眼方向线在水平
面投影线间的夹角，称为
该点处方位角，单位为度，
常用字母φ表示；
4．井斜变化率：单位
长度井段内井斜角的改变
值称为井斜变化率。

通常
图6-2 井斜角和方位角
以两测点间的井斜角的变
化值与两测点间井段长度
的比值表示。

常用单位为
3
4
度／30米，用字母K α表示：
)
16(---=
A
B A
B L L K ααα
式中：
m L L m
K B A B A 测点处测量井深，、上下（、测点处井斜角，、上下（、井斜变化率，B)A B)A /-︒
-︒-ααε
5．方位变化率：单位长度井段内方位角的改变值称为方位变化率。

通常以两测点间的方位角的变化值与两测点间井段长度的比值表示。

常用单位为单位为度／30米，用字母K φ表示：
)
26(---=
A
B A
B L L K φφφ
式中：
m
L L m
K B A B A 测点处测量井深，、上下（、测点处方位角，、上下（、方位变化率，B)A B)A /-︒
-︒-φφφ
6．垂深：井眼轴线上任一点到井口所在水平面的距离称为该点的垂深，单位为米； 7．水平位移：井眼轴线上任一点到井口所在的铅垂线的距离，称为该点的水平位移，单位为米；
其中的井深、井斜角和方位角为定向井井眼轨迹的基本要素，掌握了井眼轴线任一点的这三要素，也就掌握了井眼轴线的球坐标，就能把井眼轴线精确描述出来。

当然，对于实际的井眼，由于测量技术和成本的原因，我们只能获得井眼轴线上有限点的三要素，这样，我们对实际井眼轨迹的描述就有一定的近似性。

二、井眼曲率
井眼曲率是井眼设计和施工中的一个非常重要的参数，它决定着设计的可行性、经济性和安全性。

井眼曲率大，可以在较短的弯曲井段获得所需的较大的井斜角，从而节省造斜进尺和施工费用。

但是，井眼曲率过大会加剧钻具磨损，甚至造成断钻具事故。

过大的井眼曲率也使钻具通过困难并给后期的完井作业和采油工程增加麻烦。

井眼的曲率的定义为：单位井段长度内井眼切线倾角的改变。

通常以两测点间切线倾角的变化值与两测点间井段长度的比值表示。

下面分三种情况来讨论井眼曲率的计算方法：
1. 只有井斜角变化的井段：
5
此种井段处于一个垂直平面内，井段两测点间的切线倾角的变化即为井斜角变化，因此该井段井眼曲率等于该井段的井斜变化率：
)36(---=
=A
B A
B L L K K ααα
2. 只有方位角变化的井段：
此种情况井段井段两测点间的切线倾角的变化即为方位角变化，因此该井段井眼曲率等于该井段的方位变化率：
)46(---=
=A
B A
B L L K K φφφ
3．同时有井斜角变化和方位角变化的井段：
如图所示，图中的AB 表示空间井眼轴线段，A 和B 为L 上相邻的两个测点。

为清楚起见，将B 点切线移到A 点（即在A 点作B 点切线的平行线），并延长A 、B 两点的切线交水平面EON 于A /、B /，连接OA /和OB /，则A /OB /为方位角增量，角A /AB /就是井眼空间井眼曲线在A 、B 两测点间切线倾角的变化值，又称为全角变化或全角，用β表示。

OAA /为A 点井斜角，OAB /为B 点井斜角。

由图可知全角就是A 点切线矢量和B 点切线矢量间的夹角。

由两矢量间夹角的计算公式有：
B A B A B A ννμμλλβ++=cos
式中： A A A νμλ、、—A 点切线的方向余弦（A 点切线分别于x 、y 、z 轴方向之间夹角的余弦）
B B B νμλ、、—B 点切线的方向余弦
有下列关系式成立：
⎪⎭
⎪
⎬⎫
===A A A A A A A A ανφαμφαλcos sin sin cos sin
图6-3 全角变化示意图
6
⎪⎭
⎪
⎬⎫
===B B B B B B B B ανφαμφαλcos sin sin cos sin
将代入式得到：
B A B B A A B B A A ααφαφαφαφαβcos cos sin sin sin sin cos sin cos sin cos ++= )cos(sin sin cos cos cos A B B A B A φφααααβ-+=
由此解得：
)56()]
cos(sin sin cos [cos cos 1--+=-A B B A B A φφααααβ
井眼曲率为：
)66()]
cos(sin sin cos [cos cos 1---+=
-=-A
B A B B A B A A B L L L L K φφααααβ
例 测量数据如下表，计算两测点之间的井眼曲率K ，单位为度/30米：
计算：
米
度/30309.02000
2100)]148145cos(5.5sin 5.4sin 5.5cos 5.4[cos cos 301=-︒-︒︒︒+︒︒⨯=-K
三、井眼轨迹设计原则
1．保证实现钻定向井的目的
根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计例如对于裂缝性油藏轨迹设计应横穿裂缝；薄油层油藏应采用大斜度或水平井；低渗块状油层可考虑采用多底井；救援井应根据目标层位、靶区半径的要求设计简单、快速、经济的井眼轨；落鱼侧钻仅需要设计轨迹避开落鱼、有一定的水平位移；对于整块油藏应按开发井网布置要求设计轨迹。

2、考虑地面条件限制
地面条件限制是确定定向井井位和丛式井平台位置的重要依据、还需考虑交通、采油、油气集输等方面的需要。

3、正确选择造斜点、井眼曲率、和最大井斜角
上述参数的选择应有利于采油、修井作业和钻井施工。

（1）造斜点造斜点的选择－应选在比较稳定、均匀的地层。

尽量在软－中硬地层造斜，并考虑钻头类型。

尽量在方位漂移不大的地层造斜。

应考虑垂深、水平位移、与最大井斜。

造斜点高则水平位移大、井斜小，低则相反。

最大井斜角＜15︒则方位不稳，最大井斜角>45︒则测井、完井施工难度大、扭方位困难、扭矩大、井壁不稳，故一般最大井斜角为15︒－45︒。

（2）井眼曲率井眼曲率不宜过小，以免造斜井段过长，增加轨迹控制工作量。

井眼曲率不宜过大，以免造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。

定向井中应控制其最大值5︒－12︒／100m，最大不超过16︒／100m。

井眼曲率应能保证井下动力钻具顺利通过（动力钻具刚度较大不充许弯曲而保持直线状态）。

井眼曲率应保证套管的安全。

4．剖面设计应有利于安全、快速钻进，降低钻井成本
在满足钻井目的前提下，尽量选用比较简单的剖面类型；尽量利用地层自然造斜规律；尽量利用拥有的造斜工具造斜能力；尽量使井身轨迹短；尽可能保持较长的直井段。

四、井眼轨迹类型的选择
1．二维定向井井眼轨迹
二维定向井井眼轨迹指设计井眼轴线处于设计方位线所在铅垂平面上的定向井井眼轨迹。

定向井井眼轨迹有多种多样，常用的有两种，即三段制井眼轨迹和五段制井眼轨迹：（1）直、增、稳三段制井眼轨迹。

最常用和最简单的井眼轨迹。

造斜点较浅（可减少最大井斜角），靶点较浅。

水平位移较大时常采用。

因造斜段完成后井斜角和方位角变化不大，轨迹控制容易，一般井斜角为15︒－45︒。

（2）直、增、稳、降、稳五段制剖面
常用于靶点较深，水平位移较小，入靶点有井斜要求的定向井（小水平位移深定向井采用三段制井眼轨迹难控制）、多目标井等。

难度较三段制剖面大，主要原因是有降斜段。

降斜段会增大扭矩、摩阻。

7
8
2．三维定向井井眼轨迹
三维定向井井眼轨迹指设计的井眼轨迹既有井斜角的变化又有方位角的变化。

常用于在地面井口位置与设计目标点之间的铅垂平面内存在井眼难以通过的障碍物（如：已钻的井眼、盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达目标点。

在实钻井眼偏离设计轨迹时要进行的纠偏设计也是三维设计。

五、井眼轨迹的设计
1．内容和步骤
（1）掌握原始资料，包括地质要求、地面限制、地质剖面、地层造斜规律、工具能力，钻井技术、故障提示、井口及井底坐标；
（2）确定井眼轨迹类型； （3）确定造斜点、造斜率； （4）计算最大井斜角；
（5）计算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、水平位移、段长 ； （6）校核曲率。

定向井井眼轨迹设计方法有：查图法、作图法、解析法。

国内目前普遍采用解析法。

下面以五段制井眼轨迹为例，介绍井眼轨迹设计的计算方法
2．五段制（S 型）井眼轨迹设计计算
已知：
造斜点井深m H Z ,；
总垂深m H ,、总水平位移m A ,；
增斜率m K 100/,1︒、降斜率m K 100/,2︒； 降斜终点的井斜角︒'',α；
降斜终点到目标点的垂深增量m H XZ ,。

解析法的关键在于推导出最大井斜角的计算公式。

11100
180K R ⨯=
π
2
2100
180K R ⨯
=
π 如图6-4所示，在直角三角形Kfg ∆中，
9
2
)(2100
0m
m a
tg R R H A gj
ak aj A kg fg tga +-=--==
令021R R R =+则
2
000
m
m a
tg R H A tga -=
此式经过变换可得
图6-4 推导最大井斜角示意图
10
02
2)2(
)2(00200=+--A a
tg H a tg A R m m 0
00
02
0200222A R A R A H H a tg m --+±= 在定向井的具体条件下，上式根号前的符号应取负号，舍去正号，于是得
0002
0200222A R A R A H H a tg m --+-=
（6-7）
式中的000R A H 和、按下式计算： "sin 20αR H H H H z X z +∆-－＝
（6-8） )"cos 1(20α-+∆-=R A A A z X
（6-9）
210R R R +=
（6-10）
若给定条件，z X H ∆则"αtg H A z X z X ∆=∆ 对于公式（2－16），可作如下讨论：
当02002
020 A H A H -+时，表示剖面有稳斜段存在。

当02002020 A H A H -+时，
（2－16）式为虚根，说明这种剖面是不存在的，就是用作图法也作不出来。

这时应该修改设计条件，或改变增斜率和降斜率，或调整目标点坐标，
或改变造斜点深度。

总之，不能出现02002020 A H A H -+的情况。

当02002
020=-+A H A H 时，说明该剖面没有稳斜段。

对于没有稳斜段的剖面，即02002020=-+A H A H 时，公式可以大大简化，可选择下
述四公式中的任一个。

00
2
H A tg
m
=
α
000
A R H tg m -=
α
sin R H m =
α
0cos R A R m -=
α 计算出最大井斜角以后，就可以进行井身计算，井身计算的内容是算出各段的垂深增量（垂增H ∆）、水平位移增量（平增A ∆）和段长L ∆。

增斜段：
180
)cos 1(sin 111111m
m m R L R A R H απαα=
∆-=∆=∆ 第一稳斜段：
02
02
0222222sin cos A R A H L L A L H m
m -+=∆∆=∆∆=∆αα
降斜段：
)
(180
)cos (cos )
sin (sin 232323ααπαααα''-=
∆-''=∆''-=∆m m m R L R A R H 第二稳斜段：
2
2
XZ
XZ XZ XZ XZ H A L tg H A ∆+∆=∆''∆=∆α
总井深：
XZ Z L L L L H L ∆+∆+∆+∆+=321
设计例1：某定向井设计全井垂深H=2500m ，总水平位移A ＝1380m ，要求垂深在1500m （1L H ）处，水平位移1L A =860~890m ，︒=15"α
井口坐标：X ：4286107 Y ：20548829.9 井底坐标：X ：4286220
Y ：20549630
试设计成“S 型”井眼。

① 选定造斜点m H z 450=，增斜率m K 100/71︒
=降斜率m K 100/42︒=，
m H z x 300=∆。

② 求设计方位角φ。

'58814286107
42862209
.20548829205496301
︒=--=-tg φ
③ 求最大井斜角m α。

m K R 51.818100
18011=⨯=
π
m R 39.14321001802=⨯=
π
π
2120.731m
15sin 39.14323004502500=︒⨯+--=o H
1348.423m
)15cos 1(39.14321530013800=︒-⨯+︒⨯-=tg A
m R R R o 90.225021=+=
423
.134890.22502423
.134891.22502423.1348731.2120731.21202221
-⨯⨯⨯-+-=-tg
m α
计算当'3254︒=m α时，垂深1500m 处的位移1L A ：
m
tg R H H R A m
m Z L m L 753.881 tg54.53)sin54.53818.51-450-(1500)cos54.53-(1818.51 )sin ()cos 1(1111=︒⨯︒⨯+︒⨯=⨯--+-=ααα
符合设计垂深1500m 处位移860~890m 的条件，故'3254︒=m α是可取的。

④ 各井段计算。

增斜段：
m H 66.66653.54sin 51.8181=︒=∆ m
A 62.343 )53.54cos 1(51.8181=︒-⨯=∆
m
R L 085.779 18053.5451.818180
max 11=⨯
⨯=⋅⋅=∆π
π
α
稳斜段：
m L 377.495 423.134890.22502423.1348731.2120222=⨯⨯-+=∆ m
L H 414.28753.54cos 377.495 cos max
22=︒⨯=⨯∆=∆α
m A 475.40353.54sin 377.4952=︒⨯=∆
降斜段：
m
H 93.795 )15sin 53.54(sin 39.14323=︒-︒⨯=∆
m
A 523.552 )53.54cos 15(cos 39.14323=︒-︒⨯=∆
m
L 4.988 180)1553.54(39.14323=⨯︒-︒⨯=∆π
稳斜段：
m H XZ 300=∆
m tg tg H A XZ XZ 385.801530015=︒⨯=︒⋅∆=∆ m L XZ 583.310=∆
总井深：
m
L 44.3023 583
.3104.988377.495085.779450=++++=
整理计算结果得下表，井眼曲率校核略。

'
设计例2。

三段制井眼轨迹设计
此种情况下第二稳斜段长度为0（可视为∆H xz=0；∆A xz=0），第二增斜段长度为0（可视为R2=0），将这些条件代入式（6-7）—（6-10），即可求出三段制轨迹的设计最大井斜角，其他参数可根据最大井斜角求出。

设计例3。

水平井井眼轨迹设计
见上图，此轨迹图与前述“S”型井眼类似，差别仅在于R2用于增斜，此时仅需在式（6-7）—（6-10）中将R2用负值代入即可。

第三节、井眼轨迹测量计算
一、井眼轨迹测量
为了能知道实钻井眼是否和设计的井眼相一致，为了判断是否能钻达钻井目标，必须测定地下井眼的位置。

而实际地下井眼的位置和实钻井眼轨迹是通过测量不同井深处的井斜角和方位角并利用下面将要介绍的计算方法来一一确定的。

另外，为了给造斜器、射流钻头上的大喷嘴、偏心稳定器、弯接头或弯外壳在井下确定方向（简称定向），还需要测量工具面角。

因此，实钻井眼轨迹的测量需要使用能够在井身不同深度测量井斜角、方位角及工具面角的测量仪器。

井眼相对于地面井口的位置可以根据累积的测量结果计算出来。

井眼轨迹测量的目的如下：
1．随钻监测实钻井眼轨迹以保证钻达既定目标。

2．当需用造斜工具定向钻进时，将造斜工具按要求的方向定向。

3．确保正钻进的井没有与附近已钻成的井相交的危险。

4．确定钻遇的各地层的真垂深、以绘制出准确的地质剖面图。

5．为了监测油层特性及钻进救险井要确定准确的井底位置。

6．沿井身计算出井眼曲率以评价井身质量。

7．为完井工程提供井眼轨迹数据。

早在20年代，当发现许多所谓的直井实际上井眼偏斜达30O时，就开始进行油井测斜了。

这些大斜度是造成某些早期油田钻遇许多干井的原因。

最早的测斜仪器是氢氟酸瓶。

它的测斜原理是：仪器内容器是玻璃圆筒，内装有氢氟酸。

如果仪器在倾斜位置停留一段时间，则酸将与玻璃起反应并在圆筒面上留下指示水平的刻痕，据此刻痕可计算出井斜角。

由于定向钻井的日益普遍，对测斜提出了更多、更高的要求。

需要在不同井深测量井斜及方位并据此计算并绘制井口至井底的轨迹。

后来出现了采用井下机械照相和电子照相装置进行测斜。

60年代以后已具备了很好的测斜仪器及测斜方法。

海上油田的开发由于钻井费用极高，而海上平台钻一口定向井测斜要占总钻井时间的10％。

因此下入单点测斜仪测斜和造斜工具定向非常昂贵。

这就对采用更加复杂的测斜仪器和方法如有线测斜及更为先进的无线测斜起到了刺激的作用。

测斜技术的改进可以对井眼轨迹更好的了解。

连续监测为定向钻井人员提供了可随时改变钻井参数以影响井眼方位角及井斜角的可能。

1．井斜和方位测量
如前所述，实钻井眼轨迹的测量实质上是井下井斜和方位的测量。

根据不同的测量原理又有多种井斜方位测量仪。

在实际的测斜仪器中，井斜和方位测量仪器是整套装在一个壳体里面，由电池、井下发电机或地面供电。

测量工具用光滑的钢绳下入井内或在下钻时装在钻铤里面下入，也可从地面投入。

某些陀螺测斜工具装在电缆上入井，这样可以在地面记录测量结果，并用电缆为仪器提供电能。

干电池驱动的陀螺测斜工具装在细钢丝绳上入井。

如果
测量工具装在靠近钻头的井底钻具里，并在钻进过程中进行测量，则称这种测量工具为随钻测量（MWD ）工具。

（1）．罗盘重垂式井斜方位测量
该种测斜仪测量井斜角基本技术原理是采用地球重力场、表面水平和悬垂原理，测量方位角是采用测量大地磁场水平分力方向的罗盘测量原理。

图6-7是利用该原理的一种测斜仪的原理图：测角装置由一个装在充满透明液体的圆筒里的罗盘和测角装置构成。

0︒～20︒测角装置（图6-7）包括一个摆动极为灵敏的测锤（1）、井斜角刻度盘 （2）和罗盘（3），井斜角刻度盘是一块刻有很多同心圆的光学玻璃片。

测量时仪器轴线与井身轴线相重合，但测锤轴线永远为铅垂线。

井斜角刻度盘上各同心圆刻度读数代表井斜角的大小。

所以当带有十字丝的测锤投影到井斜角刻度盘上时，十字丝在同心圆刻度线上的读数就是井斜角。

因为刻度盘是透明的玻璃，所以测锤还能投影到刻度盘下面的罗盘上，从而同时记录了井眼的方位角。

根据所期望的井眼井斜角可选用刻度为0－10 O 、0－20 O 或15－90 O 的不同大小的测角装置以便于读出测量结果。

在地面，将圆形底片从仪表筒内取出进行冲洗和读出结果。

图6-8
所示为冲洗出的单点测斜仪像片的实例。

要读出角度，应当自带有刻度圈的玻璃中心至摆的
图6-5 0︒～20︒测角装置
1—测锤；2—井斜角刻度盘；3—罗
盘
图6-6冲洗出的单点测斜仪像片实例。

10︒角装置 50︒角装置 井斜角：5.5︒
井斜角：30︒ 方位角：N43︒E
方位角：N38︒W
十字线画一条直线。

由中心向外至十字线数出圈数来求出井斜角，在圆形像片上环绕圆周的径向线之间插值求出方位角。

从磁性测斜仪像片上读出的结果必须进行磁偏角校正。

应将全部测量结果用真方位记录下来。

磁偏角大小依地理位置而定。

还应注意到每个测点所记录的测深即为仪器进行测量的深度。

所以为了求出测深必须知道仪器和井底或钻头之间的距离。

（2）．加速度计磁力计井斜方位测量
图6-7 安装在测斜仪器内的加速度计和磁通门
利用安装在测斜仪器内的加速度计和磁通门磁力计（见图6-7）可测量出x、y、z方向地球重力加速度分量，测量出x、y、z方向的地磁分量，并可由这些测量值计算出井斜角、方位角以及工具面角。

①加速度计
图2—2—1为位移式加速度计原理图，摆组件被支承在一对挠性簧片组上，每组由三片按120°分布的簧片组成。

当沿输入轴有加速度输入时，摆组件相对于壳体发生位移，位移经电容式信号输出，再经伺服放大器在力矩器线圈形成恢复力矩。

检测力矩器线圈电流的大小即可知加速度大小。

图6-8 挠性加速度计示意图
②磁力计
磁通门磁力计（见图6-9）是基于磁调制原理，即利用被测磁场中铁磁材料磁心在交变磁场的饱和励磁下其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种方法。

图6-9 双心磁通门示意图
图6-10为双磁心探头的工作原理。

磁心1和2彼此平行，它们处于同—磁场强度为H 。

的被
测磁场中，励磁磁场在两磁心中方向相反。

图6—10a 和b 分别为磁心的简化磁化曲线和励磁磁场的波形。

当被测的磁场B0=0时，磁心的磁感应强度波形上下对称，则由探测线圈感应的谐波互相抵消，使总输出的电压为零。

当沿磁心的轴向有被测磁场作用时，每个磁心所产生的交变磁感应强度在正负半周内的饱和程度不一样，它们产生一个不对称的梯形磁感应强度B1和B2，其相位差为180º，如图6—10c 所示。

从而，当被测的磁场B0≠0时，磁心中总的磁感应强度将有一微变。

从这里看到，探测线圈中的感应电动势，来源于探头磁心的视在磁导率随时间的变化。

见图6—10d 。

探测线圈中最后合成的输出电压见图6—10e 。

将这个不对称的电压曲线进行谐波分析后，会看到它的二次谐波电压幅值与被测的磁场成正比，并且其相位也随被测的磁场极性而改变。

（3）．磁偏角与无磁钻
以地磁场为基础测量井眼方位的测量仪器要对真北极和磁北极之间的差进行修正。

磁偏角是磁北极和真北极之间的夹角，该角随时间而变化，并取决于地理位置和地球的表面特征（见图6-11）。

除了对真北极作修正外，使用磁测量工具时必须特别注意防止磁干扰的影响。

这种干扰可能是由于紧靠钢钻铤引起的，也可能是由邻近的套管和具有磁性的地层所至。

利用无磁钻铤可以把罗盘和罗盘上下的磁钢和磁场分开，并可防止对地磁场的干扰。

所需要的
图6-10 双磁心磁探头的工作原理
a)磁心的磁化曲线 b)励磁磁场波形 c)磁感应强度曲线 d)磁导率曲线 e)探测线圈输出的电压波形
1、2—磁心1和2的波形。