4三维绕障井轨道设计(原)

1三维绕障定向井轨道设计韩志勇2001年定向井讲课韩志勇2三维绕障井轨道设计基本思路三维绕障定向井定义：–在钻达目标的设计方位线上，有某种障碍，需要绕过障碍；–多数情况下，已钻的井会成为这种障碍；给定的绕障条件：–给定障碍中心的坐标位置NH和EH；–给定最小绕障半径Rmin，即给定最小的绕障安全距离。–实际设计的绕障半径应该大于或等于最小绕障半径Rmin。设计思路：变三维为两维。1.水平投影图，设计成稳方位—变方位—稳方位三段制；2.垂直剖面图，可以设计成三段式，多靶三段式，五段式，双增式四种轨道的任一种；3.两张图的协调(难点)：①设计水平投影图；②计算水平投影长度；③设计垂直剖面图；④校核井眼曲率；⑤井眼曲率不符，返回①；2001年定向井讲课韩志勇3三维绕障井轨道设计给定的设计条件aDaDttNtENHEHHRK1K2mKt—造斜点处的井斜角；—造斜点垂深；—目标点垂深；—目标点N坐标；—目标点E坐标；—目标点井斜角；—障碍中心的N坐标；—障碍中心的E坐标；—设计的绕障半径；—双增轨道第一增斜率或其他轨道的增斜率；—井眼曲率的最高限制值；—双增轨道第二增斜率或五段式轨道的降斜率；设计应该给定造斜点、目标点、障碍中心点的有关参数以及井眼曲率等。2001年定向井讲课韩志勇4三维绕障井轨道设计1.计算总的水平投影长度判断左绕还是右绕：–计算目标点方位：–计算障碍中心的方位：ttNEtg10010180ttNEtgHHHNEtg101180HHHNEtg(0)(0)tNtN(0)(0)HNHN当当时，为顺时针绕；当时，为反时针绕；当当时，为顺时针绕；当时，为反时针绕；180HtHtHt180HtHtHt－按照如下规则判断：2001年定向井讲课韩志勇5三维绕障井轨道设计1.计算总的水平投影长度按如下公式计算水平投影长度：22HHNEOH22HPRHOOPS22)()(HtHtNNEEHt22ttNEOt22HRHtQt]2[cos2221HtOHOtHtOHOHRH11cos190HPHtRH12cos21PQ180HRQPQPSSPQQtQPOPSt上式中，左绕时，取“＋”号；右绕时，取“－”号。上式中，右绕时，取“＋”号；左绕时，取“－”号。2001年定向井讲课韩志勇6三维绕障井轨道设计2.设计垂直剖面图设计垂直剖面图，根据：–初步设计的水平投影图的水平投影长度St；–给定的目标点垂深Dt；–目标井段井斜角αt；–造斜点参数Da、αa；–造斜段曲率半径R1、R2；设计方法与二维轨道设计，完全相同。三类垂直剖面，究竟应该选择哪种？这取决于造斜率大小和要求的目标井段井斜角大小，进行如下判断：eeeeeebSRRSDDtg22212taateRRDDDsinsin21taateRRSSScoscos2121RRRebtbtbt，选五段制轨道；，选双增轨道；，选三段制轨道。2001年定向井讲课韩志勇7三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—三段式轨道1.计算垂直剖面图上b点水平投影长度2.计算P点井斜角和Q点井斜角SbababSRS)cos(cos1PQSSQb111coscosRSSRaPaP111coscosRSSRaPaPSSPbPQb当时，当时，2001年定向井讲课韩志勇8三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—三段式轨道3.计算在不同情况下的井眼曲率最大值KmaxSSQbQHqKKKK4221maxsinSSSPbQbHbKKKK4221maxsinSSPb),sinmax(12maxKKKbH当时，当时，当时，2001年定向井讲课韩志勇9三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—五段和双增式轨道1.计算b点和c点的水平投影长度和2.计算P点井斜角和Q点井斜角SbScababSRS)cos(cos1SSLcbwbsinPQSSQbcQbcPbSSSSSS,111coscosRSSRaPaP111coscosRSSRaQaQPQb当时，当时，2001年定向井讲课韩志勇10三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—五段和双增式轨道式中，五段制轨道取“+”号双增轨道取“－”号。SSPcbcPPRSScoscos21bcQQRSScoscos21当时，2001年定向井讲课韩志勇11三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—五段和双增式轨道3.计算在不同情况下的井眼曲率最大值KmaxSSQbQHqKKKK4221maxsinSSSPbQbHbKKKK4221maxsincQbcPbSSSSSS&),sinmax(12maxKKKbH当时，当时，当时，2001年定向井讲课韩志勇12三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—五段和双增式轨道cPSS),sinmax(4222maxHPHPKKKKKSSSPcQbHcKKKK4222maxsin),sinmax(4222maxHQHQKKKKKQHQKKKK4222maxsin当时，当时，（适用五段式）（适用双增式）（适用五段式）（适用双增式）2001年定向井讲课韩志勇13三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率—五段和双增式轨道计算出井眼曲率最大值以后，即可与井眼曲率限定值行比较。如果不大于，则可进行井眼参数计算。否则应增大绕障圆半径，重新设计水平投影图的主要参数。进行井眼曲率校核，还有一种做法，就是分别计算b、c、P、Q四个点的最大曲率，并与井眼曲率限定只进行比较，看是否有超过该值的。KmaxKmHRKmaxKm给定RH，设计水平投影图根据水平投影长度，设计垂直剖面图校核井眼曲率进入节点和分点计算合格不合格2001年定向井讲课韩志勇14三维绕障井轨道设计4.节点计算b点计算c点计算180)(1ababRLL)sin(sin1ababRDDbaabRSScoscos1wbcLLLDDLcbwbcosSSLcbwbsint点计算LLRtcbt2180DDRtcbt2sinsinSSRtcbt2coscos2001年定向井讲课韩志勇15三维绕障井轨道设计4.节点计算P和Q点计算：SSQb180)(1aPaPRLL)sin(sin1aPaPRDD180)(1aQaQRLL)sin(sin1aQaQRDD当时，2001年定向井讲课韩志勇16三维绕障井轨道设计4.节点计算P和Q点计算：SSSSSSbPcbQc,bbPbPSSLLsinbbPaPtgSSDDbPQPQSSLLsinbPQPQtgSSDD当时，2001年定向井讲课韩志勇17三维绕障井轨道设计4.节点计算P和Q点计算SSPcLLRPcPb2180DDRPcPb2sinsinLLRQPPQ2180DDRQPPQ2sinsin当时，2001年定向井讲课韩志勇18三维绕障井轨道设计5.分点计算ab段内的分点：jajLLL1180RLjaj)sin(sin1ajajRDD)cos(cos1jaajRSS分点的井斜方位角、N坐标、E坐标的计算，见后面。2001年定向井讲课韩志勇19三维绕障井轨道设计5.分点计算bc段内得分点jbjLLLbjbjbjLDDcosbjbjLSSsin分点的井斜方位角、N坐标、E坐标的计算，见后面。2001年定向井讲课韩志勇20三维绕障井轨道设计5.分点计算ct段内得分点jcjLLL1802RLjbjjbcjRDDsinsin2bjcjRSScoscos2分点的井斜方位角、N坐标、E坐标的计算，见后面。上式中，双增轨道取“+”号﹔五段制轨道取“－”号。2001年定向井讲课韩志勇21三维绕障井轨道设计5.分点计算分点的井斜方位角、N坐标、E坐标的计算：PjSSPjjjjSNcosjjjSEsinQjPSSS//)(180HPjPjRSSPjHPjRNNsinsinjPHPjREEcoscos上三式中，右绕时取“+”号；左绕时取“—”号。当时，当时，2001年定向井讲课韩志勇22三维绕障井轨道设计5.分点计算分点的井斜方位角、N坐标、E坐标的计算：QjSSQjjQjQjSSNNcos)(jQjQjSSEEsin)(当时，