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1、定向井井眼轨道设计定向井井眼轨道设计本章内容提要本章内容提要3-1 井眼轨道设计基础井眼轨道设计基础3-2 二维常规轨道设计方法二维常规轨道设计方法3-3 微曲稳斜轨道设计方法微曲稳斜轨道设计方法3-4 待钻井眼轨道设计方法待钻井眼轨道设计方法3-5 多目标点三位轨道设计方法（补充）多目标点三位轨道设计方法（补充）3-1 3-1 井眼轨道设计基础井眼轨道设计基础1、轨道设计概述、轨道设计概述2、轨道设计原则、轨道设计原则3、轨道自由度及轨道约束方程、轨道自由度及轨道约束方程4、轨道设计的一般步骤、轨道设计的一般步骤5 5、基本井段的坐标增量计算（、基本井段的坐标增量计算（、基本井段的坐标增量计
2、算（、基本井段的坐标增量计算（补充补充补充补充）（1 1） 设计条件：设计条件：设计条件：设计条件：l一般要给定的条件：一般要给定的条件：目标点垂深目标点垂深目标点垂深目标点垂深、水平位移水平位移水平位移水平位移、设计方位角设计方位角设计方位角设计方位角等；等；l给定进入目标的要求：给定进入目标的要求：目标点或目标段的井目标点或目标段的井目标点或目标段的井目标点或目标段的井斜角斜角等；等；1、轨道设计概述、轨道设计概述（2 2）设计内容：）设计内容：）设计内容：）设计内容：根据设计条件，设计出根据设计条件，设计出合适的合适的合适的合适的井眼井眼井眼井眼轨道。轨道。（3 3）轨道设计的关键：）轨
3、道设计的关键：）轨道设计的关键：）轨道设计的关键：l造斜点、增斜率、降斜率的选择（造斜点、增斜率、降斜率的选择（需要经验需要经验需要经验需要经验）；）；l轨道关键参数的求得（轨道关键参数的求得（需要先进的计算公式需要先进的计算公式需要先进的计算公式需要先进的计算公式）。）。（1 1）尽可能选择简单轨道：尽可能选择简单轨道：探井选择最简单的三段式轨道；探井选择最简单的三段式轨道；开发井必要时可选择开发井必要时可选择S形的五段式轨道；形的五段式轨道；其他轨道根据需要选择。其他轨道根据需要选择。（2）尽可能减小最大井斜角，尽可能减小施工难度。）尽可能减小最大井斜角，尽可能减小施工难度。（3）开发井目
4、的层井段的井斜角以）开发井目的层井段的井斜角以15为宜，不要小于为宜，不要小于10。（4）造斜率选择：）造斜率选择：增斜率一般控制在增斜率一般控制在3 /30m左右，不超过左右，不超过4.5 6 /30m；降斜率一般控制在降斜率一般控制在1.5 /30m左右。左右。2、轨道设计原则、轨道设计原则（5）造斜点选择：）造斜点选择：应避开复杂地层应避开复杂地层(漏失、坍塌、缩径、膨胀、高压等漏失、坍塌、缩径、膨胀、高压等)，可钻性，可钻性以中等为宜，太软太硬都不好；以中等为宜，太软太硬都不好；造斜点距离上层套管鞋最小应有造斜点距离上层套管鞋最小应有50m远，防止造斜时损坏套管。远，防止造斜时损坏套管
5、。（6）钻机选择：与同井深的直井相比，钻机功率大）钻机选择：与同井深的直井相比，钻机功率大3050%。30003500m的定向井应用的定向井应用4500m钻机；钻机；4500m的定向井应用的定向井应用6000m钻机。钻机。（7）定向井裸眼段内尽可能不搞中途测试。必要时需经过充）定向井裸眼段内尽可能不搞中途测试。必要时需经过充分论证，防止井下事故。分论证，防止井下事故。2、轨道设计原则、轨道设计原则（8）探井一定要注意及时测斜，尽可能在每次起钻前投测）探井一定要注意及时测斜，尽可能在每次起钻前投测“多点多点”；以防备万一井喷着火需要打救援井时，有井眼轨迹数据可用。；以防备万一井喷着火需要打救援井
6、时，有井眼轨迹数据可用。（9）丛式井要注意井口井底布置、造斜点位置和钻井顺序：）丛式井要注意井口井底布置、造斜点位置和钻井顺序：位移大的井放在外围，造斜点相对高；位移大的井放在外围，造斜点相对高；位移小的井放在内部，造斜点相对低；位移小的井放在内部，造斜点相对低；相邻两口井得造斜点应该上下错开相邻两口井得造斜点应该上下错开50100m（防磁干扰）；（防磁干扰）；开钻顺序：除直井首先打外，其他定向井应该先打造斜点高的开钻顺序：除直井首先打外，其他定向井应该先打造斜点高的井，后打造斜点低的井（井，后打造斜点低的井（ 防磁干扰、防井眼碰撞）防磁干扰、防井眼碰撞） 。（10）海上丛式井可使用倾斜导管或
7、弯曲导管；）海上丛式井可使用倾斜导管或弯曲导管；2、轨道设计原则、轨道设计原则（1 1）自由度（）自由度（）自由度（）自由度（DOFDOF）的概念）的概念）的概念）的概念l将将起点位置及方向均给定起点位置及方向均给定起点位置及方向均给定起点位置及方向均给定的的轨道或曲线段轨道或曲线段轨道或曲线段轨道或曲线段形状完全固定需要形状完全固定需要确定的确定的独立自由变量个数独立自由变量个数独立自由变量个数独立自由变量个数称为称为轨道或曲线段的自由度轨道或曲线段的自由度轨道或曲线段的自由度轨道或曲线段的自由度。3、轨道自由度及轨道约束方程、轨道自由度及轨道约束方程（2 2）起点给定时各种曲线段的自由度）
8、起点给定时各种曲线段的自由度）起点给定时各种曲线段的自由度）起点给定时各种曲线段的自由度l l直线段：直线段：直线段：直线段：自由度为自由度为1（L L、 D D 等，任给等，任给1 1个即可）个即可）l l二维圆弧段：二维圆弧段：二维圆弧段：二维圆弧段：自由度为自由度为2（L L、D D、K K 等，任给等，任给2 2个即可）个即可）l l三维圆弧段：三维圆弧段：三维圆弧段：三维圆弧段：自由度为自由度为3（L L、）（3 3）轨道自由度为组成轨道的所有曲线段自由度之和，如：）轨道自由度为组成轨道的所有曲线段自由度之和，如：）轨道自由度为组成轨道的所有曲线段自由度之和，如：）轨道自由度为组成轨
9、道的所有曲线段自由度之和，如：l l三段式轨道：三段式轨道：三段式轨道：三段式轨道：自由度为自由度为4；（；（1214）l l五段式轨道五段式轨道五段式轨道五段式轨道：自由度为：自由度为7；（；（121217）l l双增式轨道双增式轨道双增式轨道双增式轨道：自由度为：自由度为7。 （121217）3、轨道自由度及轨道约束方程、轨道自由度及轨道约束方程（4 4）目标点的约束条件称为轨道约束方程，如：）目标点的约束条件称为轨道约束方程，如：）目标点的约束条件称为轨道约束方程，如：）目标点的约束条件称为轨道约束方程，如：l l三段式轨道三段式轨道三段式轨道三段式轨道：约束方程数为：约束方程数为2；
10、(Dt，St）l l五段式轨道五段式轨道五段式轨道五段式轨道：约束方程数为：约束方程数为3； (Dt，St，t）l l双增式轨道双增式轨道双增式轨道双增式轨道：约束方程数为：约束方程数为3。 (Dt，St，t ）（5 5）轨道设计时需要）轨道设计时需要）轨道设计时需要）轨道设计时需要补充确定的参数个数等于轨道自由度补充确定的参数个数等于轨道自由度补充确定的参数个数等于轨道自由度补充确定的参数个数等于轨道自由度与轨道约束方程数之差与轨道约束方程数之差与轨道约束方程数之差与轨道约束方程数之差，如：，如：，如：，如：l l三段式轨道三段式轨道三段式轨道三段式轨道需要补充确定的参数个数为需要补充确定的
11、参数个数为4-2=2；l l五段式轨道五段式轨道五段式轨道五段式轨道需要补充确定的参数个数为需要补充确定的参数个数为7-3=4；l l双增式轨道双增式轨道双增式轨道双增式轨道需要补充确定的参数个数为需要补充确定的参数个数为7-3=4。3、轨道自由度及轨道约束方程、轨道自由度及轨道约束方程4、轨道设计的一般步骤、轨道设计的一般步骤根据根据根据根据“ “轨道约束方程数需要指定的参数轨道自由度轨道约束方程数需要指定的参数轨道自由度轨道约束方程数需要指定的参数轨道自由度轨道约束方程数需要指定的参数轨道自由度” ”的原则选择轨道形状；的原则选择轨道形状；的原则选择轨道形状；的原则选择轨道形状；确定需要指
12、定的参数（确定需要指定的参数（确定需要指定的参数（确定需要指定的参数（造斜点、增斜率、降斜率等造斜点、增斜率、降斜率等造斜点、增斜率、降斜率等造斜点、增斜率、降斜率等）；）；）；）；建立轨道约束方程组，推导关键参数计算公式；建立轨道约束方程组，推导关键参数计算公式；建立轨道约束方程组，推导关键参数计算公式；建立轨道约束方程组，推导关键参数计算公式；二维轨道：二维轨道：二维轨道：二维轨道：三维轨道：三维轨道：三维轨道：三维轨道：井身参数计算及轨迹绘图。井身参数计算及轨迹绘图。井身参数计算及轨迹绘图。井身参数计算及轨迹绘图。l l直线段增量公式直线段增量公式直线段增量公式直线段增量公式5、基本井段
13、的坐、基本井段的坐标增量增量计算算l二维轨道，平长二维轨道，平长Lp与平移与平移S是一样的。是一样的。l三维轨道，平长三维轨道，平长Lp与平移与平移S是不一样的。是不一样的。二维轨道二维轨道二维轨道二维轨道三维轨道三维轨道三维轨道三维轨道l l二维圆弧段增量公式二维圆弧段增量公式二维圆弧段增量公式二维圆弧段增量公式增斜段增斜段增斜段增斜段R R取正，降斜段取正，降斜段取正，降斜段取正，降斜段R R为负为负为负为负5、基本井段的坐、基本井段的坐标增量增量计算算对于二维轨道，平长对于二维轨道，平长Lp与平移与平移S是一样的。是一样的。l l三维圆弧段增量公式三维圆弧段增量公式三维圆弧段增量公式三维
14、圆弧段增量公式增斜段和增斜段和增斜段和增斜段和降斜段降斜段降斜段降斜段R R均取正。均取正。均取正。均取正。5、基本井段的坐、基本井段的坐标增量增量计算算对于三维轨道，平长对于三维轨道，平长Lp与平移与平移S是不一样的。是不一样的。斜面圆弧法斜面圆弧法斜面圆弧法斜面圆弧法1 1、一般会给定的条件、一般会给定的条件、一般会给定的条件、一般会给定的条件l目标点的垂深目标点的垂深D Dt t 、水平位移、水平位移S St t （井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定） 、井斜角、井斜角 t t （单靶时无要求单靶时无要求单靶时无要求单靶时无要
15、求）及设计方位角）及设计方位角 0 0；l造斜点井深造斜点井深D Da a 及井斜角及井斜角 a a ；l造斜半径造斜半径R R1 1 和和R R2 2 ；l一般情况下，造斜点以上设计成垂直井段，一般情况下，造斜点以上设计成垂直井段， a a=0=0；如果使用；如果使用斜井钻机斜井钻机斜井钻机斜井钻机，则，则 a a 0 0 ，可根据给定的，可根据给定的D Da a和和 a a 计算出计算出S Sa a。3-2 3-2 二维常规轨道设计二维常规轨道设计多靶三段式轨道多靶三段式轨道双增式轨道双增式轨道五段式轨道五段式轨道三段式轨道三段式轨道2 2、轨轨道道道道形形形形状状状状选选择择l凡无特殊要
16、求的单靶定向井，均选择凡无特殊要求的单靶定向井，均选择三段式轨道三段式轨道三段式轨道三段式轨道 ；l井口可以移动的多靶定向井，可选井口可以移动的多靶定向井，可选多靶三段式轨道多靶三段式轨道多靶三段式轨道多靶三段式轨道；l井口不可移动的多靶定向井，需按如下计算结果进行判断、选择：井口不可移动的多靶定向井，需按如下计算结果进行判断、选择：若若 ，则选，则选五段式轨五段式轨五段式轨五段式轨道道道道； 若若 ，则选，则选双增式轨双增式轨双增式轨双增式轨道道道道； 若若 ，则选，则选多靶三段多靶三段多靶三段多靶三段式轨道式轨道式轨道式轨道。 2、轨道形状道形状选择l l已知条件已知条件已知条件已知条件D
17、 Dt t 、S St t 、 t t ， 0 0；D Da a 、 a a ；R R1 1 、R R2 2 。4、双增式、双增式轨道道设计l l选择关键参数：选择关键参数：选择关键参数：选择关键参数： b b 和和L Lw wl l建立约束方程组建立约束方程组建立约束方程组建立约束方程组l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 b b和和和和L Lww 4、双增式、双增式轨道道设计注意：注意：注意：注意：上述公式与上述公式与钻井工程理论与技术钻井工程理论与技术课本第课本第190页页 双增双增式轨道设计公式（式轨道设计公式（5-47）（）（5-51）完全相同。）完全相同。课堂讨论：课堂讨
18、论：课堂讨论：课堂讨论：（1 1）关键参数计算公式有多种形式）关键参数计算公式有多种形式）关键参数计算公式有多种形式）关键参数计算公式有多种形式课堂课堂课堂课堂讨论：讨论：讨论：讨论：（2 2）几何几何几何几何作图作图作图作图求解求解求解求解关键关键关键关键参数参数参数参数圆心坐标圆心坐标课堂课堂课堂课堂讨论：讨论：讨论：讨论：（2 2）几何几何几何几何作图作图作图作图求解求解求解求解关键关键关键关键参数参数参数参数l l三段式轨道：三段式轨道：三段式轨道：三段式轨道：R R2=02=0，LdtLdt=0=0课堂讨论：课堂讨论：课堂讨论：课堂讨论：（3 3）上述公式也适用于三段式、五段式轨道）
19、上述公式也适用于三段式、五段式轨道）上述公式也适用于三段式、五段式轨道）上述公式也适用于三段式、五段式轨道l l五段式轨道：五段式轨道：五段式轨道：五段式轨道：第第第第2 2段为降斜段，段为降斜段，段为降斜段，段为降斜段，R R2 2为负值为负值为负值为负值课堂讨论：课堂讨论：课堂讨论：课堂讨论：（3 3）上述公式也适用于三段式、五段式轨道）上述公式也适用于三段式、五段式轨道）上述公式也适用于三段式、五段式轨道）上述公式也适用于三段式、五段式轨道l l各节点参数计算：各节点参数计算：各节点参数计算：各节点参数计算：将节点以上各段增量累加即可得到各节点参数将节点以上各段增量累加即可得到各节点参数
20、将节点以上各段增量累加即可得到各节点参数将节点以上各段增量累加即可得到各节点参数3、双增式、双增式轨道道设计l l分点参数计算分点参数计算分点参数计算分点参数计算二维圆弧段二维圆弧段二维圆弧段二维圆弧段注意：注意：注意：注意：增斜增斜增斜增斜 R R取正值，降斜取正值，降斜取正值，降斜取正值，降斜 R R为负值。为负值。为负值。为负值。3、双增式、双增式轨道道设计l l分点参数计算分点参数计算分点参数计算分点参数计算二维直线段二维直线段二维直线段二维直线段3、双增式、双增式轨道道设计l l已知条件已知条件已知条件已知条件 D Dt t 、 t t ， 0 0； D Da a 、 a a ； R
21、 R1 1 。4 4、多靶三段式、多靶三段式、多靶三段式、多靶三段式轨轨道道道道设计设计l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程l l求出关键参数求出关键参数求出关键参数求出关键参数L Lwwl l关键参数关键参数关键参数关键参数L Lww二维常规轨道设计课后作业二维常规轨道设计课后作业二维常规轨道设计课后作业二维常规轨道设计课后作业3-1 设计条件：设计条件：Ht=1418m，St=930m ，Ha=190m ，a=0，K1=3/30m ，试设计该定向井轨道。试设计该定向井轨道。3-2 设计条件：设计条件：Ht=3230m，St=1970m，t=17.50，Ha=270m，a=
22、0，R1=810m，R2=1580m， 靶前稳斜段长靶前稳斜段长482m（提示：目标点在该段（提示：目标点在该段终点处）终点处），试设计该定向井轨道。，试设计该定向井轨道。要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，再根据有关计算公要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，再根据有关计算公式进行设计，设计结果按下表形式给出。式进行设计，设计结果按下表形式给出。3-3 3-3 微曲稳斜轨道设计微曲稳斜轨道设计l l问题：当稳斜井段很长时，往往出现问题：当稳斜井段很长时，往往出现问题：当稳斜井段很长时，往往出现问题：当稳斜井段很长时，往往出现“ “稳不住稳不住稳不住稳不住” ”情况。情况。情
23、况。情况。l“微降稳斜轨道微降稳斜轨道” 和和“微增稳斜轨道微增稳斜轨道”，都属于，都属于“ “微曲稳斜轨微曲稳斜轨微曲稳斜轨微曲稳斜轨道道道道” ”。对策对策1：使用常规稳斜钻具，往往出现降斜。可将轨道设计使用常规稳斜钻具，往往出现降斜。可将轨道设计成成“ “微降稳斜轨道微降稳斜轨道微降稳斜轨道微降稳斜轨道” ”，仍然采用稳斜钻具；，仍然采用稳斜钻具；，仍然采用稳斜钻具；，仍然采用稳斜钻具；对策对策2：设计成设计成“ “微增稳斜轨道微增稳斜轨道微增稳斜轨道微增稳斜轨道” ”，采用微增钻具，采用微增钻具，采用微增钻具，采用微增钻具。微增钻。微增钻具的刚度比稳斜钻具的刚度小，有利于钻柱起下、防止
24、卡钻。具的刚度比稳斜钻具的刚度小，有利于钻柱起下、防止卡钻。1 1、为什么要设计微曲稳斜轨道？、为什么要设计微曲稳斜轨道？、为什么要设计微曲稳斜轨道？、为什么要设计微曲稳斜轨道？l目标点参数：垂深目标点参数：垂深D Dt t 、水平位移、水平位移S St t （井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定井口可移动时相当于没给定） 、井斜角、井斜角 t t （单靶时无要求单靶时无要求单靶时无要求单靶时无要求）及设计方位角）及设计方位角 0 0；l造斜点：井深造斜点：井深D Da a 及井斜角及井斜角 a a ；l造斜半径造斜半径R R1 1 、R R2 2 和和微曲
25、段半径微曲段半径微曲段半径微曲段半径R Rww 。2 2、一般会给定的条件、一般会给定的条件、一般会给定的条件、一般会给定的条件l一般情况下，造斜点以上设计成垂直井段，一般情况下，造斜点以上设计成垂直井段， a a=0=0；若使用；若使用斜井斜井钻机钻机，则，则 a a 0 0 ，可根据给定的，可根据给定的D Da a和和 a a 计算出计算出S Sa a。l凡无特殊要求的单靶定向井，均选择凡无特殊要求的单靶定向井，均选择三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道 ；l井口可以移动的多靶定向井，可选井口可以移动的多靶定向井，可选多靶三段式微曲稳斜轨道多靶三段式微曲
26、稳斜轨道多靶三段式微曲稳斜轨道多靶三段式微曲稳斜轨道；l井口不可移动的多靶定向井，需按如下计算结果进行判断选择：井口不可移动的多靶定向井，需按如下计算结果进行判断选择：若若 ，则选，则选五段式微曲稳斜五段式微曲稳斜五段式微曲稳斜五段式微曲稳斜轨道轨道轨道轨道； 若若 ，则选，则选双增式微曲稳斜双增式微曲稳斜双增式微曲稳斜双增式微曲稳斜轨道轨道轨道轨道； 若若 ，则选，则选多靶三段式微曲多靶三段式微曲多靶三段式微曲多靶三段式微曲稳斜轨道稳斜轨道稳斜轨道稳斜轨道。 3 3、轨道形状选择、轨道形状选择、轨道形状选择、轨道形状选择l l已知条件已知条件已知条件已知条件 D Dt t 、 t t ； 0
27、 0； D Da a 、 a a ； R R1 1、R Rw w 。4 4、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程关键参数关键参数关键参数关键参数 b bl l求出关键参数求出关键参数求出关键参数求出关键参数 b b4 4、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计、多靶三段式微曲稳斜轨道设计l l各节点参数计算和分点参数计算同二维常规轨道设计。各节点参数计算和分点参数计算同二维常规轨道设计。各节点参数计算和分点参数计算同二维常规
28、轨道设计。各节点参数计算和分点参数计算同二维常规轨道设计。l l已知条件已知条件已知条件已知条件 D Dt t , , S St t , , t t ， 0 0； D Da a , , a a , , R R1 1 , , R R2 2 ，R Rw w 。5 5、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计l l建立约束方程组建立约束方程组建立约束方程组建立约束方程组关键参数关键参数关键参数关键参数 b b和和和和 c c l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 b b和和和和 c c 令：令：5 5、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲
29、稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 b b和和和和 c c：5 5、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计、双增式微曲稳斜轨道设计注意：上述注意：上述注意：上述注意：上述公式也适用于三段式和五段式微曲稳斜轨道：公式也适用于三段式和五段式微曲稳斜轨道：公式也适用于三段式和五段式微曲稳斜轨道：公式也适用于三段式和五段式微曲稳斜轨道：l l三段式微曲稳斜轨道：三段式微曲稳斜轨道：三段式微曲稳斜轨道：三段式微曲稳斜轨道：R R2 2=0=0；L Ldtdt=0=0；l l五段式式微曲稳斜轨道：五段式
30、式微曲稳斜轨道：五段式式微曲稳斜轨道：五段式式微曲稳斜轨道：R R2 2为负值（第为负值（第为负值（第为负值（第2 2段为降斜段）。段为降斜段）。段为降斜段）。段为降斜段）。 例例例例3-13-1某定向井设计条件：某定向井设计条件：Ht=1418m，St=930m，Ha=190m，a=0，K1=3/30m，Kw=0.3/30m ，试设计该井轨道。，试设计该井轨道。分析：分析：分析：分析： H Ht t和和和和S St t给定，给定，给定，给定， t t没给定，说明是一口单靶定向井；没给定，说明是一口单靶定向井；没给定，说明是一口单靶定向井；没给定，说明是一口单靶定向井；K Kww=0.3/30
31、m =0.3/30m 说说说说明该井为微曲稳斜轨道，所以采用明该井为微曲稳斜轨道，所以采用明该井为微曲稳斜轨道，所以采用明该井为微曲稳斜轨道，所以采用三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道三段式微曲稳斜轨道。 三段式微曲稳斜轨道的自由度为三段式微曲稳斜轨道的自由度为三段式微曲稳斜轨道的自由度为三段式微曲稳斜轨道的自由度为5 5，已经给定的约束条件也是，已经给定的约束条件也是，已经给定的约束条件也是，已经给定的约束条件也是5 5，轨轨道约束数和自由度数相等，因此轨道形状可以确定。道约束数和自由度数相等，因此轨道形状可以确定。 Ht=1418m和和St=930m是轨道约束方程条件；
32、是轨道约束方程条件； Ha=190m、K1=3/30m和和Kw =0.3/30m是附加约束条件；是附加约束条件；a=0是轨道起点条件，不是约束。是轨道起点条件，不是约束。微曲稳斜轨道设计微曲稳斜轨道设计微曲稳斜轨道设计微曲稳斜轨道设计（1 1）求关键参数）求关键参数）求关键参数）求关键参数 b b和和和和 t t （2 2）求各节点参数）求各节点参数）求各节点参数）求各节点参数a a点点点点b b点点点点t t点点点点 例例例例3-13-1设计条件：设计条件： Ht=1418m，St=930m，Ha=190m，a=0，K1=3/30m，Kw=0.3/30m。井眼轨道设计结果井眼轨道设计结果井眼
33、轨道设计结果井眼轨道设计结果微曲稳斜轨道设计课后作业微曲稳斜轨道设计课后作业微曲稳斜轨道设计课后作业微曲稳斜轨道设计课后作业3-3 已知：已知：Ht=3230m，St=1970m，t=17.50，Ha=270m，a=0，R1=810m，R2=1580m， Rw=5800m， 靶前稳斜靶前稳斜段长段长482m。 试设计该井轨道。试设计该井轨道。要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，然后根据有要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，然后根据有关公式进行设计，设计结果按下表形式给出。关公式进行设计，设计结果按下表形式给出。3-4 3-4 待钻轨道设计待钻轨道设计1 1 1 1、问题的提
34、出、问题的提出、问题的提出、问题的提出l在定向井轨迹控制过程中，实钻轨迹与设计轨道往往出在定向井轨迹控制过程中，实钻轨迹与设计轨道往往出现偏差。若这种偏差较小，不影响中靶，可继续钻进，现偏差。若这种偏差较小，不影响中靶，可继续钻进，否则就需要进行否则就需要进行待钻轨道设计待钻轨道设计待钻轨道设计待钻轨道设计。l因为实钻轨迹井底的井斜方位线与目标点所在的设计方因为实钻轨迹井底的井斜方位线与目标点所在的设计方位线通常不重合，所以待钻轨道设计位线通常不重合，所以待钻轨道设计属于三维轨道设计属于三维轨道设计属于三维轨道设计属于三维轨道设计。2 2 2 2、一般会给定的条件、一般会给定的条件、一般会给定
35、的条件、一般会给定的条件l l当前井底所有参数：当前井底所有参数：当前井底所有参数：当前井底所有参数：垂深垂深D Do o 、平长、平长L Lpopo 、N坐标坐标N No o 、E坐坐标标E Eo o 、井斜角、井斜角 o o 及方位角及方位角 o o等；等；l l目标点参数：目标点参数：目标点参数：目标点参数：垂深垂深D Dt t 、 N坐标坐标N Nt t 和和E坐标坐标E Et t ；l l各造斜段的半径各造斜段的半径各造斜段的半径各造斜段的半径R R1 1 、R R2 2 等等 ；l根据中靶要求不同，目标点的井斜角根据中靶要求不同，目标点的井斜角 t t 及方位角及方位角 t t也可
36、能也可能是给定的。是给定的。l对中靶对中靶无特殊要求无特殊要求无特殊要求无特殊要求的：选择的：选择“圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+ +直线段直线段直线段直线段”轨道轨道 ；l要求要求以给定井斜，以给定井斜，以给定井斜，以给定井斜，或或或或给定方位中靶给定方位中靶给定方位中靶给定方位中靶的：选择的：选择“直线段直线段直线段直线段+ +圆圆圆圆弧段弧段弧段弧段+ +直线段直线段直线段直线段”轨道轨道 ；l要求要求以给定的井斜及方位中靶以给定的井斜及方位中靶以给定的井斜及方位中靶以给定的井斜及方位中靶的：选择的：选择“圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+ +直线段直线段直线段直线段+ +圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+
37、 +直线段直线段直线段直线段”轨道轨道 ：3 3、待钻轨道形状选择、待钻轨道形状选择、待钻轨道形状选择、待钻轨道形状选择l l已知条件已知条件已知条件已知条件 L Lo o 、 D Do o 、L Lpopo 、N No o 、E Eo o 、 o o 及及及及 o o等；等；等；等； D Dt t 、 N Nt t 和和和和E Et t ； R R1 1 等等等等 。4 4、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程选择选择“圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+直线段直线段直线段直线段”轨
38、轨道道l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 和和和和L Lww 4 4、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 和和和和L Lww l l求关键参数求关键参数求关键参数求关键参数 和和和和L Lww 4 4、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计l l求节点求节点求节点求节点b b参数参数参数参数其中，其中，其中，其中，M M M M点坐标：点坐标：点坐标：点坐标：4 4、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待
39、钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计l l分点参数计算分点参数计算分点参数计算分点参数计算其中，其中，其中，其中，mm、n n点坐标为：点坐标为：点坐标为：点坐标为：4 4、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计、无特殊要求的待钻轨道设计l l已知条件已知条件已知条件已知条件 L Lo o 、 D Do o 、L Lpopo 、N No o 、E Eo o 、 o o 及及 o o等等 D Dt t 、 N Nt t 、E Et t 和和 t t ； R R1 1 、R R2 2 等等 。5 5 5 5、给定、给定、给定、给定井斜
40、井斜井斜井斜中靶的待钻轨道设计中靶的待钻轨道设计中靶的待钻轨道设计中靶的待钻轨道设计选择选择“直线段直线段直线段直线段+圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+直线段直线段直线段直线段”轨轨道道l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程l l已知条件已知条件已知条件已知条件 L Lo o 、 D Do o 、S So o 、N No o 、E Eo o 、 o o 及及 o o等等 D Dt t 、 N Nt t 、E Et t 和和 t t ； R R1 1 、R R2 2 等等 。6 6 6 6、给定、给定、给定、给定方位方位方位方位中靶的待钻轨道设计中靶的待钻轨道设计中靶的待钻轨道设计中靶
41、的待钻轨道设计选择选择“直线段直线段直线段直线段+圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+直线段直线段直线段直线段”轨轨道道l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程l l已知条件已知条件已知条件已知条件 L Lo o 、D Do o 、S So o 、N No o 、E Eo o 、 o o 及及 o o等；等； D Dt t 、 N Nt t 、E Et t 、 t t 和和 t t ； R R1 1 、R R2 2 和和Lw2 2等等 。7 7 7 7、给给定定定定井斜井斜井斜井斜和和和和方位方位方位方位中靶的待中靶的待中靶的待中靶的待钻轨钻轨道道道道设计设计选择选择“圆弧段圆弧段圆弧段圆
42、弧段+直线段直线段直线段直线段+圆弧段圆弧段圆弧段圆弧段+直线段直线段直线段直线段”轨道轨道l l建立约束方程建立约束方程建立约束方程建立约束方程待钻轨道设计课后作业待钻轨道设计课后作业待钻轨道设计课后作业待钻轨道设计课后作业3-4 设计条件：设计条件：Lo=2750m，o=170， o=3430 ，Ho=2742m， No=-32.2m，Eo=-30.5m，Lpo=70m， Ht=3900m，Nt=-576.1m，Et=-542m， R1=810m，试设计该待钻轨道。，试设计该待钻轨道。要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，再根据有关计要求：先根据轨道自由度和约束条件选择轨道形式，再根据有关计算公式进行设计，设计结果按下表形式给出。算公式进行设计，设计结果按下表形式给出。
