【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圓柱螺線法相同。他是按照如下思路進(jìn)行簡(jiǎn)化的。在數(shù)學(xué)中，函數(shù)sin (x)可以展開(kāi)成馬克勞林無(wú)窮級(jí)的形式： ()此級(jí)數(shù)收斂很快,可近似取前兩項(xiàng),即 ()若把圓柱螺線法計(jì)算公式的第三種表達(dá)式中的和,做上述近似處理,則得： () ()將此二式代入圓柱螺線法公式的第三種表達(dá)式中,并忽略去高次微量,可使公式大為簡(jiǎn)化,即可得校正平均角法的計(jì)算公式： () () () ()以上四公式中的和均以弧度為單位。若令 () ()則上述四式變得更為簡(jiǎn)單： () () () (), 和可近似看作等于1,則公式完全變成了平均角法的公式。所以,可把和看作是一個(gè)校正系數(shù)。從公式形式上看,他是在平均角法的基礎(chǔ)上乘以校正系數(shù)和,因此稱為校正平均角法。校正平均角法形式上是直線法, 公式簡(jiǎn)單,便于計(jì)算；而實(shí)質(zhì)上是曲線法,假設(shè)更接近真實(shí)井眼,因而較直線法更為精確。 弦步法 弦步法是我國(guó)劉福齊同志首先提出來(lái)的,并且給出了準(zhǔn)確實(shí)用的計(jì)算公式。 弦步法亦假設(shè)相鄰兩測(cè)點(diǎn)之間的井眼軸線為空間一平面上的圓弧曲線。這個(gè)假設(shè)顯然與圓弧法、最小曲率法的假設(shè)完全相同。但是，弦步法認(rèn)為，我們?cè)跍y(cè)井時(shí)并不能測(cè)出這個(gè)圓弧的長(zhǎng)度，而實(shí)際測(cè)出的是這段圓弧的弦的長(zhǎng)度。，在實(shí)際測(cè)斜時(shí)，由于鉆柱或電纜被盡可能拉直，所以鉆柱或電纜的軸線并不完全與井眼軸線重合，而是近似地與圓弧形井眼軸線的“弦”相重合。這就使得用鉆柱或電纜測(cè)得的“測(cè)段長(zhǎng)度”，并不代表“井段長(zhǎng)度”，而是“弦長(zhǎng)”。按照這個(gè)假設(shè)來(lái)計(jì)算井眼軌跡的方法就是弦步法。應(yīng)該說(shuō)，弦步法是在最小曲率法的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，比最小曲率法更合理了。弦步法的測(cè)段計(jì)算公式如下： () () () () () 注：在介紹以上幾種方法時(shí)，圖和公式中的下角符號(hào)2分別代表上測(cè)點(diǎn)和下測(cè)點(diǎn)。 井眼軌跡誤差分析 4 井眼軌跡誤差分析[22]井眼軌跡在地下是一條三維曲線，這條曲線通常用井斜、方位及井深三項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)描述。這三項(xiàng)數(shù)據(jù)需要由井下測(cè)量?jī)x器獲取并由人進(jìn)行處理。在獲取和處理這些數(shù)據(jù)過(guò)程中，產(chǎn)生誤差是難免的，也是正常的。我們所要考慮的是誤差的允許范圍是多少及實(shí)際存在誤差是多少。如果所存在的誤差大于允許范圍，則數(shù)據(jù)是不可取的或不可信的，或者我們要調(diào)整這個(gè)允許范圍，以滿足工作需要。正確認(rèn)識(shí)井眼軌跡誤差問(wèn)題對(duì)于石油勘探與開(kāi)發(fā)有著十分重要的意義，它會(huì)影響到探井成功率、開(kāi)發(fā)井的有效性。在此就井眼軌跡誤差問(wèn)題進(jìn)行探討。 誤差原因分析 井位的誤差井眼軌跡是一條地下三維曲線，其確定是以井位地面坐標(biāo)為基礎(chǔ)的。井位是通過(guò)人工利用儀器及設(shè)備測(cè)量計(jì)算后確定的，這就難免會(huì)出現(xiàn)誤差。在20世紀(jì)80年代以前，地震測(cè)網(wǎng)的確定是經(jīng)選定參照坐標(biāo)，采用經(jīng)緯儀和測(cè)距儀測(cè)量而得。隨后引用了GPS(G1obal Positioning System)，測(cè)量精度有了極大的提高。然而GPS定位同樣會(huì)產(chǎn)生誤差：衛(wèi)星相關(guān)誤差、觀測(cè)相關(guān)誤差和接收機(jī)相關(guān)誤差。由此可見(jiàn)，構(gòu)造坐標(biāo)本身就存在著不精確性。也就是說(shuō)，地質(zhì)家們?cè)诮o出地質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)，井位坐標(biāo)就不是準(zhǔn)確的值。根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)井位坐標(biāo)值，工程人員要再次實(shí)測(cè)井位坐標(biāo)，這難免又會(huì)出現(xiàn)誤差。盡管上述各種井位誤差可能不大，但畢竟存在。 井下測(cè)量誤差1) 井下測(cè)量?jī)x器誤差每種測(cè)量?jī)x器都有自己的精度范圍。如果是二次測(cè)量，誤差方向相反，那么就有可能產(chǎn)生更大的誤差。這也是聯(lián)測(cè)與鉆井測(cè)有時(shí)產(chǎn)生較大誤差的原因之一。此外，各種測(cè)量?jī)x器在不同的井下條件下會(huì)產(chǎn)生漂移，這也會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)量誤差。2) 井下測(cè)量操作誤差井下測(cè)量?jī)x器在井下操作也會(huì)產(chǎn)生誤差，往往是測(cè)量人員難以控制的。各種不同的測(cè)量?jī)x器在測(cè)量過(guò)程中其形態(tài)可能各異，測(cè)量?jī)x器的軸線很可能與井眼軸線不重合或不平行，于是便會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。兩種不同的儀器，由于其長(zhǎng)度不盡相同，盡管測(cè)量精度一致，但所產(chǎn)生的誤差也會(huì)不同。此外，井眼是不規(guī)則的，如果測(cè)點(diǎn)落在極不規(guī)則的井眼處，測(cè)量結(jié)果就很難代表實(shí)際井眼軸線狀況。在實(shí)際測(cè)量操作中，連續(xù)測(cè)斜儀與有線隨鉆測(cè)斜儀測(cè)量結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大誤差。除上述原因外，兩種儀器選擇的井深位置也會(huì)存在一定的誤差。盡管這個(gè)誤差很小，但是因?yàn)樵斐闪藴y(cè)量?jī)x器位置的不同，則會(huì)增加誤差值。另外，測(cè)量工作并非沿著井眼軸線連續(xù)進(jìn)行，而是每隔10m或更大距離作一個(gè)測(cè)點(diǎn)，據(jù)此做出的井眼軸線自然不夠精確。目前還沒(méi)有一種儀器可以進(jìn)行井眼軸線的連續(xù)測(cè)量。除此以外，測(cè)斜絞車鋼絲繩伸長(zhǎng)不同，鉆具的伸長(zhǎng)，套管與油管的伸長(zhǎng)(陀螺測(cè))，地磁的影響等因素都會(huì)造成測(cè)量誤差。 計(jì)算誤差井眼軌跡的計(jì)算是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題。至今國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出的計(jì)算方法有20多種 ，而所有這些方法還沒(méi)有一種不存在計(jì)算誤差。這是由于每一測(cè)段只測(cè)得兩個(gè)點(diǎn)的井斜角和方位角，而這一測(cè)段卻有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)的參數(shù)也不確定，因此測(cè)段在空間到底是什么形狀只能進(jìn)行假設(shè)，假設(shè)不同推導(dǎo)出的公式也不同。假設(shè)的形狀必然與實(shí)際形狀有差別，據(jù)此推導(dǎo)出的計(jì)算公式必然會(huì)存在誤差。從假設(shè)的合理性上講,直線法和折線法不如曲線法。從計(jì)算的難度和程度上講,曲線法公式較為繁鎖,計(jì)算較難,而直線法和折線法則較容易。因此,在現(xiàn)場(chǎng)工作中,若用手算(包括使用一般計(jì)算器計(jì)算),可選平均角法和校正平均角法；若使用計(jì)算機(jī)計(jì)算(包括可編程序的計(jì)算器),當(dāng)然最好選用曲線法。對(duì)于用井下動(dòng)力鉆具造斜和扭方位的井段,用最小曲率法或弦步法最好。對(duì)于用轉(zhuǎn)盤鉆鉆出的井段,在實(shí)際工作中,可根據(jù)實(shí)際情況選一種方法。對(duì)于正切法誤差很大已屬公認(rèn),所以下面只對(duì)比其中主要的六種計(jì)算方法。將這六種計(jì)算方法的公式進(jìn)行數(shù)學(xué)變換, 約去公因式得出這六種計(jì)算方法中計(jì)算垂深和平增的公式,都可以表示為平衡正切法的公式,再乘以一個(gè)系數(shù)。方法不同,則系數(shù)K值不同：平衡正切法 ()平均角法 ()最小曲率法 ()圓柱螺線法 ()校正平均角法 ()弦步法 ()由于,所以我們可以比較出上述六種方法的值的大小,從而可以比較出不同方法計(jì)算的和值的相對(duì)大小,進(jìn)而可以排出這樣一個(gè)順序：弦步法最小曲率法平均角圓柱螺線法校正平均角法平衡正切法也就是說(shuō)，平衡正切法計(jì)算出的和值最小，弦步法計(jì)算出的和值最大。 小結(jié)1) 由于測(cè)量?jī)x器、測(cè)量操作及計(jì)算問(wèn)題，使實(shí)際井眼軌跡與我們認(rèn)知的井眼軌跡存在一定的誤差。存在誤差是必然的，它是當(dāng)前科技水平的產(chǎn)物，是一種客觀的存在，我們不能苛求誤差必須小于多少。只有隨著科技的發(fā)展，這種誤差才會(huì)逐步減少。2) 井眼軌跡的誤差是多方面的，系統(tǒng)絕對(duì)誤差往往會(huì)大于單項(xiàng)絕對(duì)誤差。由于我們對(duì)實(shí)際井眼軌跡并不認(rèn)知，因此準(zhǔn)確的誤差值目前無(wú)法明確。對(duì)于一口2000m深的井，井底閉合距的估計(jì)系統(tǒng)絕對(duì)誤差最大應(yīng)大于10m。因此，地質(zhì)設(shè)計(jì)在確定靶點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮該誤差值。否則，其設(shè)計(jì)失去實(shí)際意義。3) 對(duì)于兩種不同的測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生誤差的可能性會(huì)更大，因?yàn)槠溆绊懻`差產(chǎn)生的因素增加一倍。當(dāng)兩者出現(xiàn)誤差時(shí)，應(yīng)從兩種儀器產(chǎn)生誤差的因素分別排查，在得出結(jié)論之前沒(méi)有理由說(shuō)是誰(shuí)的原因。4) 為了提高測(cè)量精度，必要時(shí)可以考慮加密測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)需要加密到什么程度，要通過(guò)研究，并根據(jù)目標(biāo)面積大小、深度等參數(shù)確定。對(duì)于測(cè)量精度要求較高的探井，在可能條件下進(jìn)行隨鉆復(fù)測(cè)，盡量減少測(cè)量異常值而提高精度。5) 所用測(cè)量?jī)x器需要定期標(biāo)定。有時(shí)剛剛標(biāo)定的儀器下井沒(méi)有幾次，由于惡劣的測(cè)量條件仍有可能使儀器誤差超過(guò)正常值，應(yīng)設(shè)法建立相應(yīng)的標(biāo)定方法與制度。如，對(duì)于重點(diǎn)井應(yīng)在下井前進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)定。6) 對(duì)于井眼測(cè)量誤差問(wèn)題應(yīng)引起高度重視，開(kāi)展這方面的研究工作，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能使誤差降低到最低限度乃當(dāng)務(wù)之急。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 井眼軌跡控制 5 井眼軌跡控制 井眼軌跡控制包括井斜控制和方位控制。1)井斜控制，即控制井眼井斜角的變化，可以采取兩種方法：一是利用造斜工具（最常用的是動(dòng)力鉆具帶彎接頭）造斜和增斜或降斜。二是利用井底鉆具組合來(lái)增斜、降斜和穩(wěn)斜。2)井斜方位控制，即井斜方位角的變化，也可以采用兩種方法：一是利用井底鉆具組合和地層特性的自然漂移來(lái)達(dá)到目的。二是利用造斜工具強(qiáng)行改變井斜方位。（方位扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算、造斜工具裝置角的計(jì)算和動(dòng)力鉆具反扭角的計(jì)算）井身方位控制：為了使井身沿著預(yù)定的方向加深，在定向造斜時(shí)就必須控制造斜工具的作用方位。造斜工具的作用方位一般用裝置角或安裝角來(lái)表示。裝置角就是造斜工具彎曲方向的平面（造斜平面）與原井斜方向所在平面（井斜平面）之間的夾角，以ω表示。裝置角有方向性，從井眼傾斜方向開(kāi)始順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎粗疄樨?fù)。理論研究與實(shí)踐證明，新井眼井斜和方位的變化角度與造斜工具的造斜率、裝置角有關(guān)，在工具造斜率和裝置角一定的條件的下，隨著井斜的增大，方位角變化減小。根據(jù)大量研究和許多實(shí)鉆經(jīng)