2斜面法控制有关计算.ppt

装置角的图解法 装置角的图解法 四种扭方位方式的比较： 参数 限长扭方位 900 扭方位 稳斜扭方位 全力扭方位 α1 220 220 220 220 Δφ -300 -300 -300 -300 ω 2790 2700 2550 2400 γ 13.50 12.70 11.40 11.00 α2 27.40 25.40 220 19.10 ΔL 150m 141m 127m 122m 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。 装置角的图解法—— Δφ与γ、α1 的关系： 解析法公式 三种图解法 图解法公式 重要结论：随着γ增大，Δφ也增大；但随着α1增大，Δφ将减小。这就是井斜角大时扭方位困难的原因。 一个重要结论 装置方位角的概念 注意到装置角是以高边方向线为基准的。 高边方位又是随着井斜方位的变化而变化的。 井斜方位是以正北方位为基准、以顺时针方向计算的。 在地面上，怎样才能知道装置角在井下正好是 ω 呢？ 定义：装置方位角是以正北方位为基准，数值上等于井斜方位角加上装置角。 需要特别注意，φ1 和ω是不在一个平面上的。 不在一个平面上为什么能够相加？！ 装置方位角的概念 设想在地面上，在井口，把造斜工具面摆到装置方位线上，然后保持钻柱不旋转，下到井下去。这是我们的造斜工具面应该正好处在预计的装置角位置上。 装置方位角的概念 设想将我们的钻柱带着井底从井下提出到井口。提出时整个钻柱不能转动。这时的井底平面，就与水平面相重合。于是， φ1 和ω就处在一个平面上。这是相加，其意义就很明确了： 在没有MWD的情况下，装置方位角是给地面上的人员在井口看的。 采用地面定向法时，一开始就将工具面指向装置方位线，然后定向下钻；下钻完后，选择一方钻杆的棱，并在转盘上作上标志。如果接单根，则在接完后根据新的连接，在转盘上重做标志。 采用井底定向法，在定完向后，也要在方钻杆和转盘上做标志，以便直观地了解定向方位。接单跟前，要在最上单根母接头上做标记，接单根后，要在方钻杆和转盘上重新标志。 定向方位角的概念 动力钻具反扭角： 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一个角度，此角度称为反扭角。 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，不能自由旋转，最终只能扭转一定角度，即反扭角。 反扭角以φn 表示。 为保证装置方位角不变化，引出定向方位角。 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。 动力钻具反扭角 影响反扭角的因素： 1. 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、泥浆排量、钻压、地层等因素有关； 2. 钻柱尺寸和钢材性能： 反扭角与钻柱长度成正比；与钻柱断面的极截面惯性矩（扭转惯性矩）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： 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； 动力钻具反扭角 影响反扭角的因素： 4. 装置角的影响： 规律： 装置角在00～1800 范围内，将使反扭角减小； 装置角在1800～3600 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； 井斜角越大，装置角对反扭角的影响就越大； 问题思考： 上述五条规律的原因是什么？ 动力钻具反扭角 反扭角的确定方法 随钻测量法：需要有随钻测量仪器。从随钻测量以的显示屏上可以清楚地看出，动力钻具启动后，工具面向回转的角度（反扭角）。 计算机软件计算法：近年来出现的新方法。需要建立计算模型。可以较为精确的考虑钻柱与井壁之间的摩阻因素。摩阻系数以及其他影响因素，仍难以精确计算。 经验数据法：有些动力钻具厂家与定向井公司联合，共同给出一些经验数据。准确性最差； 资料反算法：在实钻过程中，利用实钻资料，可以较好地反算反扭角。这样得到的反扭角值，在下一步钻进中使用，就比较准确。 动力钻具反扭角 反扭角的确定方法 —经验数据法 装置角 井斜角 井深 ( 0 ) (英尺) 2～5 5～10 10～15 15～20 20～25 25～30 30～35 35 95 1000 45 40 35 30 25 20 15 10 1000～2000 60 45 40 35 30 25 20 15 2000 85 75 70 50 30 20 20 15 265 1000 65 65 80 85