钻井工程井眼轨道设计
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直井用途：油田开发和勘探。有井斜限制要求。 定向井用途：
1、地面环境条件的限制 高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要
的建筑物等。 2、地下地质条件的要求 断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。 3、处理井下事故的特殊手段 井下落物侧钻、打救援井等。 4、提高油藏采收率的手段 钻穿多套油气层、老井侧钻等。
井深增量（井段）：下测点井深Dm与上测点井深之
差。以 表示。
（2） 井斜角 （ ）： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 （ ）
井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作井眼
轴线的切线，该切线向井眼前进 方向延伸的部分称为井眼方向线。 井斜角增量（ ）：
下测点井斜角与上测点井斜
角之差。
B A
井斜方位角的另一种表示方式： 象限角：指井斜方位线与正北方 位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：
0 ~ 90 之间。
磁偏角： 磁北方位与正北方位之间的夹角。
磁偏角校正： 真方位角= 磁方位角 + 东磁偏角 真方位角= 磁方位角 - 西磁偏角
二、轨迹的计算参数
由基本参数计算得到的参数。 （1）垂直深度 D （垂深）：轨迹上某点至井口所在水
平面的距离。垂深增量称为垂增 （ D ）。
（2）水平投影长度 Lp （水平长度、平长）： 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 （ L ）
（3）水平位移 S （平移）：轨迹上某点至井口所在 的铅垂线的距离，（或：在水平投影面上，轨迹 上某点至井口的距离）。 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某 点的连线。国外将水平位移称作闭合距 我国将完钻时的水平位移称为闭合距
（2）井斜方位角的测量 摆锤所在铅垂线与仪器轴线(井
眼方向线)构成井斜铅垂面，该井 斜铅垂面与水平面的交线就是井斜 方位线。摆锤在罗盘面上的投影位 置所在的放射线与罗盘N极之间的 夹角即为 井斜方位角 。(注意：在 井下，罗盘标志方位与实际地理方 位相反。) （3）井深测量：
根据电缆长度或钻柱长度。
Kc 30 / Dm
“狗腿角”或“全角变化” 上下二测点的两条方向线之间的夹角（空间夹角）。 狗腿角的计算： Lubinski公式：
cos cosA cosB sinA sinB cos(B A)
钻井行业标准计算公式：
( 2 2 sin2 c )0.5 c ( A B ) / 2 —该测段的狗腿角，（ ）； Kc —该测段的平均井眼曲率，（ ）/30m ; c —该测段的平均井斜角， （ ）
4、Principles of MWD
随钻测量(Measurement While Drilling)是在 钻井过程中进行井下信息的实时测量和上传的技术 的简称(MWD)。
通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数 (井斜，方位，工具面)的测量。
由井下部分(脉冲发生器，驱动电路,定向测量探 管，井下控制器，电源等)和地面部分(地面传感器， 地面信息处理和控制系统)组成，以钻井液作为信 息传输介质。脉冲发生器有正脉冲、负脉冲和连续 脉冲三种，井下电源可分为电池和井下涡轮发电机 两类。
3、垂直剖面图
垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、
纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深 D, 水平长度Lp ,井深 Dm ,井斜角 a .
第二节 轨迹测量与计算
目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。
一、测斜方法及测斜仪简介 1、测斜仪分类： 按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、 无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘） 陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒 定）
（３）井斜方位角（井眼方位角、方位角）：
在水平投影图上，以正北方 位线为始边，顺时针方向旋转 到井眼方位线上所转过的角度。 井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向 线在水平面上的投影。
井斜方位角增量 ：上下测点的井斜方位角之差。
B A
井斜方位角的变化范围： 0 ~ 360
（３）井斜方位角
2、测量内容： 井深 Dm 、井斜角 a 、方位角
源自文库
3、磁性测斜仪的工作原理 仪器内主要由井斜刻度盘、
罗盘、十字摆锤、照明和照 相系统组成，罗盘的S始终指 北。 （1）井斜角的测量
当测斜仪随井眼倾斜时，十字 摆锤始终指向重力线方向，重力线 与仪器轴线的夹角就是井斜角，由 摆锤在井斜刻度盘底片上的位置读 取。
1、水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点，N坐标轴、E坐标轴 表达的参数：N坐标值、E坐标值、水平位移 S
水平长度Lp 、闭合距、井斜方位角
平移方位角 、闭合方位角。
2、垂直投影图 投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在的 铅锤面。 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、纵坐标 （垂深） 表达的参数：垂深 D ，视平移 V ，井斜的增减趋势
（4）平移方位角 ： 平移方位线所在的方位角。
国外：将平移方位角称作闭合方位角。 国内：指完钻时的平移方位角为闭合方位角。
（5）N坐标和E坐标：南北坐标轴，以正北方向为正 东西坐标轴，以东北方向为正
（6）视平移 V： 水平移在设计
方位线上的投影长度。
（7）井眼曲率K （”狗腿严重度”、“全角变化率”） 指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率
三、井眼轨迹的图示法
对一条空间曲线可以有不同的表示方法。
三维坐标法：
投影图示法：垂直投影图 + 水平投影图
• 不能反映出真实的井深和井斜角。
柱面图示法： 垂直剖面图 （柱面展开图） + 水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有
这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成 了垂直剖面图。 • 可以反映出真实的井深参数，如： 井深、井斜角、垂 深 • 作图简便
第一节 井眼轨迹的基本概念
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
一、轨迹的基本参数：
测量方法：非连续测量、间断测量。“测段”、“测 点”。
井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数 （1）井深（或称为斜深、侧深）
井口（通D常m 以转盘面为基准）至测点的井眼长度。 以字母 表示 ，单位为米（m）。
1、地面环境条件的限制 高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要
的建筑物等。 2、地下地质条件的要求 断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。 3、处理井下事故的特殊手段 井下落物侧钻、打救援井等。 4、提高油藏采收率的手段 钻穿多套油气层、老井侧钻等。
井深增量（井段）：下测点井深Dm与上测点井深之
差。以 表示。
（2） 井斜角 （ ）： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 （ ）
井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作井眼
轴线的切线，该切线向井眼前进 方向延伸的部分称为井眼方向线。 井斜角增量（ ）：
下测点井斜角与上测点井斜
角之差。
B A
井斜方位角的另一种表示方式： 象限角：指井斜方位线与正北方 位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：
0 ~ 90 之间。
磁偏角： 磁北方位与正北方位之间的夹角。
磁偏角校正： 真方位角= 磁方位角 + 东磁偏角 真方位角= 磁方位角 - 西磁偏角
二、轨迹的计算参数
由基本参数计算得到的参数。 （1）垂直深度 D （垂深）：轨迹上某点至井口所在水
平面的距离。垂深增量称为垂增 （ D ）。
（2）水平投影长度 Lp （水平长度、平长）： 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 （ L ）
（3）水平位移 S （平移）：轨迹上某点至井口所在 的铅垂线的距离，（或：在水平投影面上，轨迹 上某点至井口的距离）。 平移方位线：在水平投影面上，井口至轨迹上某 点的连线。国外将水平位移称作闭合距 我国将完钻时的水平位移称为闭合距
（2）井斜方位角的测量 摆锤所在铅垂线与仪器轴线(井
眼方向线)构成井斜铅垂面，该井 斜铅垂面与水平面的交线就是井斜 方位线。摆锤在罗盘面上的投影位 置所在的放射线与罗盘N极之间的 夹角即为 井斜方位角 。(注意：在 井下，罗盘标志方位与实际地理方 位相反。) （3）井深测量：
根据电缆长度或钻柱长度。
Kc 30 / Dm
“狗腿角”或“全角变化” 上下二测点的两条方向线之间的夹角（空间夹角）。 狗腿角的计算： Lubinski公式：
cos cosA cosB sinA sinB cos(B A)
钻井行业标准计算公式：
( 2 2 sin2 c )0.5 c ( A B ) / 2 —该测段的狗腿角，（ ）； Kc —该测段的平均井眼曲率，（ ）/30m ; c —该测段的平均井斜角， （ ）
4、Principles of MWD
随钻测量(Measurement While Drilling)是在 钻井过程中进行井下信息的实时测量和上传的技术 的简称(MWD)。
通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数 (井斜，方位，工具面)的测量。
由井下部分(脉冲发生器，驱动电路,定向测量探 管，井下控制器，电源等)和地面部分(地面传感器， 地面信息处理和控制系统)组成，以钻井液作为信 息传输介质。脉冲发生器有正脉冲、负脉冲和连续 脉冲三种，井下电源可分为电池和井下涡轮发电机 两类。
3、垂直剖面图
垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、
纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深 D, 水平长度Lp ,井深 Dm ,井斜角 a .
第二节 轨迹测量与计算
目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。
一、测斜方法及测斜仪简介 1、测斜仪分类： 按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、 无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘） 陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒 定）
（３）井斜方位角（井眼方位角、方位角）：
在水平投影图上，以正北方 位线为始边，顺时针方向旋转 到井眼方位线上所转过的角度。 井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向 线在水平面上的投影。
井斜方位角增量 ：上下测点的井斜方位角之差。
B A
井斜方位角的变化范围： 0 ~ 360
（３）井斜方位角
2、测量内容： 井深 Dm 、井斜角 a 、方位角
源自文库
3、磁性测斜仪的工作原理 仪器内主要由井斜刻度盘、
罗盘、十字摆锤、照明和照 相系统组成，罗盘的S始终指 北。 （1）井斜角的测量
当测斜仪随井眼倾斜时，十字 摆锤始终指向重力线方向，重力线 与仪器轴线的夹角就是井斜角，由 摆锤在井斜刻度盘底片上的位置读 取。
1、水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点，N坐标轴、E坐标轴 表达的参数：N坐标值、E坐标值、水平位移 S
水平长度Lp 、闭合距、井斜方位角
平移方位角 、闭合方位角。
2、垂直投影图 投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在的 铅锤面。 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、纵坐标 （垂深） 表达的参数：垂深 D ，视平移 V ，井斜的增减趋势
（4）平移方位角 ： 平移方位线所在的方位角。
国外：将平移方位角称作闭合方位角。 国内：指完钻时的平移方位角为闭合方位角。
（5）N坐标和E坐标：南北坐标轴，以正北方向为正 东西坐标轴，以东北方向为正
（6）视平移 V： 水平移在设计
方位线上的投影长度。
（7）井眼曲率K （”狗腿严重度”、“全角变化率”） 指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率
三、井眼轨迹的图示法
对一条空间曲线可以有不同的表示方法。
三维坐标法：
投影图示法：垂直投影图 + 水平投影图
• 不能反映出真实的井深和井斜角。
柱面图示法： 垂直剖面图 （柱面展开图） + 水平投影图 柱面：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有
这些铅垂线构成的曲面称为柱面。将柱面展平，就形成 了垂直剖面图。 • 可以反映出真实的井深参数，如： 井深、井斜角、垂 深 • 作图简便
第一节 井眼轨迹的基本概念
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
一、轨迹的基本参数：
测量方法：非连续测量、间断测量。“测段”、“测 点”。
井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数 （1）井深（或称为斜深、侧深）
井口（通D常m 以转盘面为基准）至测点的井眼长度。 以字母 表示 ，单位为米（m）。