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考虑方位漂移的轨道设计 方位漂移规律、原因及现场做法 在旋转钻定向井中， 往往出现井斜方位漂移(钻头游动)的现象。方位漂移有一定规律性：多数情况下，是向右漂；也有少数情况出现左漂。 造成井斜方位漂移的原因，有两方面： 地质原因：在旋转钻垂直井中，钻头总有向地层上倾方向偏斜的趋势，因而造成井斜。造成方位漂移的原因与造成垂直井井斜的原因相同，对于由于地层层面与井眼前进方向的夹角，不正好是900 ，地层可钻性的各向异性在起作用，造成方位漂移。 方位漂移规律、原因及现场做法 钻柱旋转原因：钻头和扶正器，在重力作用下，与井壁下侧接触，作用与井壁下侧一个正压力。当钻头和扶正器旋转时，由于正压力的原因，产生摩阻力。钻头和扶正器给井壁下侧的摩阻力，方向是向“左”的。同时，井壁下侧也给钻头和扶正器一个相反的作用力，方向是向“右”的。此力具有将钻头和扶正器推向“右”的趋势。所以，钻柱旋转因素总是使井眼方位向“右”漂。 地质因素可能向左也可能向右，钻柱旋转因素总是向右。方位的实际漂移方向，取决于地质因素和钻柱旋转因素共同作用的结果。 方位漂移规律、原因及现场做法 现场的做法： 在定向造斜时，选择一个方位“超前角”，弥补方位的漂移。 缺点：超前角的选择，完全依靠技术人员的经验，不够科学，误差较大； 考虑方位漂移的解析法设计 概述： 最简单的方位漂移如右图所示，全井均匀漂移。 显然，考虑方位漂移的轨道设计，乃是三维轨道设计。 轨道水平投影图So ，是曲线。曲线上任一段的曲率为： 各段的漂移率Kp 可能是不同，各段的井斜角α也可能是不同的，这就造成水平投影图上各点出的曲率可能是不同的，即曲率半径不是常数。 设计水平投影图，需要先知道垂直剖面图上各点的井斜角；而设计垂直剖面图，又需要先知道水平投影长度。这种互相依赖，给解析法设计带来了很大难度。 关键在于如何克服这个难点。 考虑方位漂移的解析法设计 概述： 企图用解析法进行设计，曾经有刘祖煌、刘修善等人进行过探讨。 这些探讨概括起来有两种方法： 近似平均法：这是刘祖煌在承担地矿部华北石油局的一个项目时，首先提出来的。综合刘祖煌和刘修善二人的方法而成。该方法只是近似方法，不够严谨。 自然曲线法：这是大庆石油学院的刘修善首先提出来的。该方法数学推导是严谨的，但也有一些不足，使用条件要受到限制。 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 一个近似“规律” 刘祖煌发现有这样一个“规律”：造斜点以下的井眼轴线，不管井斜角如何变化，全井各点井斜角的平均值，等于一个常数： 这个“规律”，其实并不准确，描述也不清楚。如果说，“全井各点井斜角的加权平均值等于常数”，将更准确点。“权值”是该井斜角对应的水平长度。 近似平均方法就是建立在这个“规律”基础上的。事实上这个“规律”是近似的。所以我将这种方法成为近似平均法。 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 全井连续漂移： 然后求得So ，即可设计垂直剖面图。 造斜时的方位超前角等于0.5Δφ 。装置方位角： 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 两段组合漂移: 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 两组合漂移下的设计： 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 多段组合漂移下的设计： 自造斜点至井底，沿垂直方向，按照地层方位漂移情况，分成n段。各段有各段的方位漂移率。第 i 至 i+1段的垂增为ΔDi，对应的方位漂移率为Kpi 。 各段的方位漂移率，可以是正值，也可以使负值，也可以等于零。这需要根据时钻资料进行统计。 Kpi为正值时，方位右漂； Kpi为负值时，方位左漂； Kpi等于零时，方位不漂，水平投影图上是直线； ΔDi段的水平投影长度为： Δ Si ；在水平投影图上对应的曲率半径为Ri ，圆心角为：Δφi 。 αg 是设计完成之后的垂直剖面图上的加权平均井斜角。 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 多段组合漂移下的设计： 考虑方位漂移的解析法设计—近似平均法 多段组合漂移下的设计： 求得αg和φ1 之后， 可以进行水平投影长度So的计算： 有了So就可以进行垂直剖面图的设计。 φ1就是定向时的装置方位角。 近似平均法存在的问题： 垂直剖面图设计之后，按照实际井斜角再计算水平投影图，与原设计的就会有一定的差别。 如果井眼就是斜直井，那么这种方法的设计，还是准确的(刘修善有文章)。 考虑方位漂移的解析法设计—自然参数法 序言： 刘修善等人提出自然参数法进行漂移轨道设计，应该说此法较为完善。但也有缺点，最后再说。 自然参数法对井眼的描述： 认为一个井段或侧段内，井斜变化率是个常数，井斜方位变化率也是个常数，即： 注意，这种假设与圆柱螺线法的假设是不同的。 根据这个假设，可以推导出侧斜计算的公式