轨迹不确定性

•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹不确定性•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE概念的提出定向井需要精确轨迹数据：•依靠轨迹数据，确定精确的油藏位置•准确的轨迹数据，确保轨迹于预定位置穿越油藏•准确的轨迹数据是井眼防碰或救援井成功的基础•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹不确定的影响PlanSection脱靶了吗？钻井工程师与地质师经常由于井眼位置发生争论•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE不确定椭圆-WalstromBrown&Harvey,1969井眼位置不确定性单点测斜仪NS垂直剖面图平面图TVDEastV.SectionNorth测量仪器或人为误差引起•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE数据基础1GeodeticSystem大地测量系统FlatEarth－平面UTM－通用横向墨卡托图GPS-全球定位系统CGP-中国高斯投影2Ellipsoid参考椭球体WGS1984－1984年世界大地测量系统Krasovsky1940-1940年克拉索夫斯基3GeomagneticModel地磁模型IGRF2000－2000年国际地磁参考场WMM95-1995年世界地磁模型1LocalCo-ordinate（相对坐标）2mapCo-coordinate(平面直角坐标系，相对位置)Easting-横(E)Y坐标Nothing-纵(N)X坐标3GlobalCo-coordinate(地理坐标系，绝对位置)Latitude纬度Longitude经度4LeaseLine(租借线)North/South-NS向投影East/West-EW向投影IGRF-InternationalGeomagneticReferenceField•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE参考椭球体系数表Name平均曲率半径扁率采用国家GPS19806,378,1376,356,752.31/298.257最新推荐WGS19726,378,1356,356,750.51/298.26NASAAustralian19656,378,1606,356,774.71/298.25AustraliaKrasovsky19406,378,2456,356,863.01/298.25USSRInternatl19246,378,3886,356,911.91/297保留HAYford19096,378,3886,356,911.91/297保留Clarkel18806,378,249.16,356,514.91/293.46Africa,FranceClarkel18666,378,206.46,356,583.81/294.98USA,PhilippinesAiry18496,377,563.46,356,256.91/299.32BritainBessel18416,377,397.26,356,079.01/299.13Europe,Chile,IndonesiaEverset18306,377,276.36,356,075.41/300.80India,Burma,Pakistan,Afghan,Thailand;etc.•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE高斯-克吕格投影1高斯投影分带中央子午线以经度6°将全球分为60个带(6°投影)。我国采用由英国格林威治零子午线向东起算。我国境内最西部属第13投影带，最东部为第23投影带，全国共11个6°带。2高斯平面直角坐标系高斯投影中，投影带的中央子午线作为纵坐标轴(X轴)，赤道所形成的直线作为横座标轴(Y轴)。投影后互相垂直，其交点即为坐标原点，构成了统一的平面直角坐标系。3坐标换算地质部门设计的坐标属于高斯平面直角坐标。•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE1323•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE地磁模型定向井中应用的仪器一大部分是磁性工具，由于地球磁场的影响，各地区的磁场强度不同，磁偏角不同。磁偏角及磁场强度的计算，也由于选用的地磁模型不同而得到不同的结果：•IGRF（InternationalGeomagneticReferenceField)国际上公认的地磁参考场，每5年更新一次。现为IGRF2000，可用至2005年。•WMM(WorldMagneticModel)应用广泛的地磁模型，每5年更新一次，最新也是2000版。•BGGM(BritishGeologicSurveyGeomagneticModel)爱丁堡皇家地质测量为私人签约用户提供的地磁模型，每年更新一次。•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE参考北极三个北极：地理北极、地磁北极、网格北极三个相关参数：子午线收敛角：高斯－克吕格平面直角坐标纵线与地理坐标纵线之间的差角磁偏角：地理坐标纵线与地磁坐标纵线之间的夹角，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东磁偏角；在正北方位线以西称为西磁偏角地质设计的坐标(高斯－克吕格坐标)：井口、靶点和井底坐标磁偏角校正:真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE真北极磁北极真北极磁北极磁偏角-磁偏角+磁偏角E•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE引起井眼位置不确定性的主要因素是误差误差分类：•系统误差：测量仪器、工具的自身误差以及人员操作过程中产生的误差；•计算误差：在处理采集到的数据时，由于计算方法的科学性、以及数据间距的不同而产生的误差。•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹不确定的原因1由于井眼轨迹的理想假设，导致了与真实井眼轨迹的偏差2测量数据在每次测量过程中存在着不同程度的误差，导致由此计算出来的井眼轨迹与实际轨迹不符3由于测点间存在间距(一般30m)，造成井眼轨迹误差•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE非线性误差（居中度）测量仪器在裸眼、钻柱或套管中与轨迹中心轴线的重合度（影响到井斜和方位的测量准确性)相关深度误差（深度统计）钻具长度的丈量误差、钻具本身拉伸误差以及测斜时电缆长度累计误差、电缆拉伸误差系统误差非线性误差L深度误差•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井斜误差测斜仪器受重力的影响、测量环境的影响以及测量仪器本身的井斜灵敏度参考方位误差磁性测量工具受地球磁场的影响，影响到方位结果的准确性系统误差G井斜误差参考方位误差N•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE陀螺方位误差陀螺仪器受自身结构限制，测量过程中存在方位漂移的现象，将影响到方位数据的准确性磁性方位误差磁性测量工具受测量环境的磁性干扰（钻具的磁性、地层中磁性物质、邻井套管等），影响到方位数据的准确性系统误差陀螺方位误差NS磁性方位误差•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE测量仪器误差值深度误差(1/1000)线性误差(Degree)角度误差(Degree)基准误差(Degree)钻具磁性误差(Degree)陀螺误差(Degree)GoogGyro0.50.030.20.1-0.5PoorGyro2.00.20.51.0-2.5GoodMag.1.00.10.51.50.25-PoorMag.2.00.31.01.55.0+5.0-Weighting11SinISinISinISinA(CosI)^-1•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹计算误差•任何轨迹计算方法都是建立在理想化模型基础上的，与实际井眼轨迹存在偏差•测点不是连续的：测点间的间距越大，计算出的轨迹与实际偏差越大•采用不同的井眼轨迹计算方法，得到的轨迹也不完全相同•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹计算方法公认的几种计算方法：最小曲率法、曲率半径法、平均角法、平衡正切法中国钻井行业标准：手工计算时采用平均角法，计算机计算时采用最小曲率法•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE井眼轨迹计算方法•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE最小曲率法石油工业采用最广泛的轨迹计算方法（以三维球形为模型）：RF(最小曲率比率系数)平滑系数•if(DL0.0043633rad)RF=1.0（1rad=57.296deg)•if(DL=0.0043633rad)RF=(2.0/DL)*Tan(DL/2.0)Note:(0.0043633rad=0.25deg)•.NS=.MD/2.0*(Sin(I2)*Cos(A2)+Sin(I1)*Cos(A1))*RF•.EW=.MD/2.0*(Sin(I2)*Sin(A2)+Sin(I1)*Sin(A1))*RF•.TVD=.MD/2.0*(Cos(I2)+Cos(I1))*RF•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE曲率半径法此方法计算结果与最小曲率法差别很小，分成平面和剖面两部分计算：•.NS=.MD*[Cos(I1)-Cos(I2)]/(I2-I1)*[Sin(A2)-Sin(A1)]/(A2-A1)•.EW=.MD*[Cos(I1)-Cos(I2)]/(I2-I1)*[Cos(A1)-Cos(A2)]/(A2-A1)•.TVD=.MD*[Sin(I2)-Sin(I1)]/(I2-I1)•CopyRightbyCaoyang2001中海石油技术服务定向井公司PETROTECHDIRECTIONALDRILLINGSERVICE平均角法平均角法易于手工计算，其计算结果与前两种方