定向钻进轨迹控制误差矢量分析方法及工程应用.pdf

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1、第48卷第4期地质与勘探Vo1．48No．42012年7月CE0L0GYANDEXPL0RAT10NJuly，2012定向钻进轨迹控制误差矢量分析方法及工程应用吴翔，王天放，贺冰新，陈振荣(1．中国地质大学工程学院，湖北武汉430074；2．山东省鲁南地质工程勘察院，山东兖州272100；3．中国地质大学图书馆，湖北武汉430074)[摘要]定向钻进中，实钻轨迹与设计控制目标之间往往存在误差，误差的定量分析对轨迹调整与精度控制至关重要。论文依据定向钻进矢量控制原理，分析研究了造斜工具实钻矢量与设计轨迹控制矢量之间的误差，根据实际钻进轨迹参数，

2、得出了一种误差定量化分析、产生误差综合作用方向角度和强度的简便计算方法。如果可以确知误差产生于地层自然造斜作用，该方法还可用于地层的各向异性分析和自然造斜作用分析。该方法在地质勘探多回次、短钻程定向钻进工程实践中取得了很好的应用效果，在随钻测量大钻程定向钻进轨迹的快速准确调整中也具有应用价值。[关键词]定向钻进误差分析矢量分析轨迹控制[中图分类号]P634．7[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2012)04-0835—5WuXiang，WangTian-fang，HeBing-xin，ChenZhen-rong．Avectora

3、nalysismethodfordirec-tionaldrillingtrajectorycontrolanditsapplicationtoengineering[J]．GeologyandExploration，2012，48(4)：0835-0839．1问题的提出2矢量分析方法原理定向钻进中，钻孔轨迹参数的定向控制是实现以重力高边安装角为例，定向钻进轨迹控制矢定向钻孑L或钻孔纠斜达到预期造斜目标的重要保量误差分析方法的基本原理如图1所示。图中OA证，然而，由于诸多因素的影响，设计参数与实际定为造斜前钻孔弯曲面方向(造斜前钻孔弯曲方位)

4、，向钻进结果存在有一定的误差，如果实钻轨迹与设OB为造斜工具在孔内按设计安装角定向的面向矢计轨迹之间的偏差超出了允许范围，就需要进行轨量，对应的定向安装角为，、造斜强度i。为DB向量迹误差分析与参数设计修正(刘修善等，2002；向军文，2007；向军文，2010)。在不考虑设计计算错误、的长度fOB1．od是定向钻进中造斜工具实际在孔定向机具故障和人为定向错误的前提下，影响定向内的面向矢量，对应的定向安装角为、造斜强度i：钻进精度的影响因素主要有：螺杆钻具组合差与反为Oc向量的长度lOC1．由于地层的自然造斜作用扭转角的补偿精度、地层的自然造

5、斜作用等(黄才或螺杆钻具的组合差、反扭转角等因素的影响，造斜启，1993；T．A．英格里斯，1995；刘涛等，2011)。理工具在孔内的实际面向与设计面向之间存在一定的论与实践中虽然已有一定原则、方法供设计参考，但———J误差，误差△=／3；oh@量代表影响因素的作用是，由于误差产生的多元性，特别是当存在不确定因方向，对应的影响因素作用面向角为、影响因素素时，对误差的定量分析则因其较为复杂而少有涉作用强度i为OD向量的长度』ODl。根据造斜前及。本文提出的定向钻进轨迹误差控制的矢量分析钻孔顶角0。、方位角O／。和设计造斜目标顶角0、方法是基于

6、在同样地层和造斜器具及工艺条件下根据位角OL由公式(1)可以计算得到安装角卢(吴光上一回次造斜钻进实际效果的黑箱修正方法，并在琳，1991；刘修善等，1998；刘修善，2007)。工程中取得了较好的实际应用效果。[收稿日期]2011—8--29；[修订日期]2012—2—20；[责任编辑]郝情情。[第一作者]吴翔(1964年一)，男，1987年毕业于武汉地质学院，获得博士学位，教授，主要从事勘查技术与工程、定向钻进技术教学研究工作。E-mail：wubox@126．corn。835地质与勘探~89mm套管，换$75绳索取心钻具，钻进至终孔。该

7、孔钻进至650m时，顶角基本保持不变，但钻孑L方位角受自然造斜规律影响不断减小，650m处方位角为5．6。，钻进至685m，方位角降至1。，孔斜超差，如若继续钻进，难以达到勘探要求。根据矿区以往钻孑L勘探经验，下部地层钻进钻孔顶角和方位角有一定程度的自然增加趋势，因此，结合矿区勘探精度要求，ZK1003钻孔纠斜控制目标为：顶角>16。，方位角>16。。造斜钻进主要设备为：XY一6B立轴岩心钻机，BW一320泥浆泵，JTC一2动调陀螺测斜仪，DXY一1图1矢量误差分析方法原理定向仪，3LZ一60螺杆钻。造斜钻具组合：中75电镀Fig．1Prin

8、cipleofvectorerroranalysis金刚石造斜钻头+ci)73分水接头+3LZ一60螺杆+0．75。弯外管(1．0。弯外管)+do60定向接头+J8