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1、三维绕障定向井三维绕障定向井轨道设计轨道设计(新新)韩志勇韩志勇2002年年9月月25日日1在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计基本思路基本思路u三维绕障定向井定义：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；u给定的绕障条件：给定的绕障条件：给定障碍中心的坐标位置NH和EH；给定最小障碍区半径RH，给定最小的绕障安全距离An，实际设计的绕障半径应该大于或等于最小绕障半径R。u设计思路：变三维为两维。设计思路：变三维为两维。
2、u1.水平投影图，设计成水平投影图，设计成稳方稳方位位变方位变方位稳方位稳方位三段制；三段制；2.垂直剖面图，可以设计成垂直剖面图，可以设计成三三段式，多靶三段式，五段式，段式，多靶三段式，五段式，双增式双增式四种轨道的任一种；四种轨道的任一种；3.两张图的协调两张图的协调(难点难点)：设计水平投影图；计算水平投影长度；设计垂直剖面图；校核井眼曲率；井眼曲率不符，返回；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计基本思路基本思路障碍中心的N坐标；障碍中心的E坐标；设计的障碍区半径；双增轨道第一增
3、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；设计应该给定设计应该给定造斜点造斜点、目标点目标点、障碍中心点障碍中心点的有关参数以及的有关参数以及井眼井眼曲率曲率等。等。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；绕障的安全距离；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井三维绕障井轨道设计轨道设计基本思路基本思路两张图的协调两张图的协调(难点难点)：第一次按照绕障中心计算第一次按照绕障中心计算的的R，设计水平投影图；，设计水平投影图；计算水
4、平投影长度计算水平投影长度ST；根据根据ST，设计垂直剖面，设计垂直剖面图；图；校核井眼曲率：校核井眼曲率：P、Q、b、c四个点需要四个点需要校核。校核。如果井眼曲率不符规定，如果井眼曲率不符规定，重新给定重新给定R，返回，返回继续继续计算；计算；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设三维绕障井轨道设计计:基本思路基本思路给定给定R，设计水平投影图，设计水平投影图根据水平投影长度，根据水平投影长度，设计垂直剖面图设计垂直剖面图校核井眼曲率校核井眼曲率节点计算和节点计算和分点计算分点计算合格合格不合格不合格有关
5、绕障方位的计算有关绕障方位的计算在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井三维绕障井轨道设计轨道设计绕障方位计算绕障方位计算u绕障轨道设计给绕障轨道设计给定的条件定的条件上图为顺时针绕障；下图为反时针绕障；u关键是求得关键是求得P、Q二点处的井眼方二点处的井眼方位角位角P和和Q；u然后即可进行设然后即可进行设计计算。计计算。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计绕障方位计算绕障方位计算u绕障轨道设计给定的条件（顺时
6、针绕）绕障轨道设计给定的条件（顺时针绕）在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计绕障方位计算绕障方位计算u绕障轨道设计给定的条件绕障轨道设计给定的条件障碍中心障碍中心H的坐标：的坐标：NH，EH；障碍物的半径和安全距离：障碍物的半径和安全距离：RH，An；目标点的坐标和设计方位：目标点的坐标和设计方位：NT，ET，0T；由给定的条件，可以计算出由给定的条件，可以计算出P、Q二点的井斜方位角：二点的井斜方位角：P、Q；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度
7、，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计绕障方位计算绕障方位计算u绕障轨道设计给定的条件（反时针绕）绕障轨道设计给定的条件（反时针绕）在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计绕障方位计算绕障方位计算u绕障轨道设计给定的条件绕障轨道设计给定的条件障碍中心障碍中心H的坐标：的坐标：NH，EH；障碍物的半径和安全距离：障碍物的半径和安全距离：RH，An；目标点的坐标和设计方位：目标点的坐标和设计方位：NT，ET，0T；由给定的条件，可以计算出由给定的条件，可以计算出P、
8、Q二点的井斜方位角：二点的井斜方位角：P、Q；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井三维绕障井轨道设计轨道设计绕障方位计算绕障方位计算uP和和Q的计算：的计算：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计绕障方位计算绕障方位计算后面的设计计算需要知道后面的设计计算需要知道OA和和AT长度：长度：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设
9、计三维绕障井轨道设计1.计算总的水平投影长度计算总的水平投影长度u按如下公式计算水平投影长度：按如下公式计算水平投影长度：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计2.设计垂直剖面图设计垂直剖面图u设计垂直剖面图，根据：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初步设计的水平投影图的水平投影长度度St ；给定的目标点垂深给定的目标点垂深Dt ；目标井段井斜角目标井段井斜角t ；造斜点参数造斜点参数Da、a ；造斜段曲率半径造斜段曲率半径R1、R2 ；u设计方法与二维轨道设计，完全相
10、同。设计方法与二维轨道设计，完全相同。u三类垂直剖面，究竟应该选择哪种？这三类垂直剖面，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：斜角大小，进行如下判断：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计2.设计垂直剖面图设计垂直剖面图，选五段制轨道；，选五段制轨道；，选双增轨道；，选双增轨道；，选三段制轨道。，选三段制轨道。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
11、三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率三段式轨道三段式轨道u1.计算垂直剖面图上计算垂直剖面图上b 点水平投影长点水平投影长度度 u2.计算计算P点井斜角点井斜角 和和Q点井斜角点井斜角 当当 时，时，P、Q都在稳斜段内；都在稳斜段内；当当 时，时，P、Q都在增写段内；都在增写段内；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率三段式轨道三段式轨道u3.计算在不同情况下的井眼曲率计算在不同情况下的井眼曲率最大值最大值 当当 时，时，Q点曲率最大
12、；点曲率最大；当当 时，时，b点曲率最大；点曲率最大；当当 时，时，P点曲率最大；点曲率最大；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五段和双增式轨道五段和双增式轨道u1.计算计算b点和点和c点的水平投影长度点的水平投影长度 和和u2.计算计算P点井斜角点井斜角 和和Q点井斜角点井斜角 当当 时，时，P、Q都在第一增斜段内；都在第一增斜段内；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设
13、计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五段和双增式轨道五段和双增式轨道u式中，五段制轨道取式中，五段制轨道取“+”号号 双双增轨道取增轨道取“”号。号。当当 时，时，P、Q都在第二增降段内；都在第二增降段内；当当 时，时，P、Q点都在稳斜段内；点都在稳斜段内；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五段和双增式轨道五段和双增式轨道u3.计算在不同情况下的井眼曲率最大值计算在不同情况下的井眼曲率最大值 当当 时，时，P、Q点在第一增斜段：点在第一增斜段：Q
14、点曲率最大；点曲率最大；五段式轨道，五段式轨道，P点曲率最大；点曲率最大；当当 时，时，P、Q点在第二增降段：点在第二增降段：双增式轨道，双增式轨道，Q点曲率最大；点曲率最大；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五段和双增式轨道五段和双增式轨道u3.计算在不同情况下的井眼曲率最大值计算在不同情况下的井眼曲率最大值 当当 时，时，当当 时，时，五段式轨道，五段式轨道，c点曲率最大；点曲率最大；双增式轨道，双增式轨道，Q点曲率最大；点曲率最大；在整堂课的教学中，刘
15、教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五五段和双增式轨道段和双增式轨道u3.计算在不同情况下的井眼曲率最大值计算在不同情况下的井眼曲率最大值 当当 时，时，P、Q同时处在稳斜段内，同时处在稳斜段内，P、Q两点曲率相两点曲率相等。此时，等。此时，当当 时，时，b、c同时处在变方位段内，同时处在变方位段内，b、c两点曲率都两点曲率都可能成为最大。此时，可能成为最大。此时，在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障
16、井轨道设计三维绕障井轨道设计3.校核井眼曲率校核井眼曲率五段和双增式轨道五段和双增式轨道u计算出计算出井眼曲率最大值井眼曲率最大值 以后，即可与以后，即可与井眼曲率限定井眼曲率限定值值 行比较。如果行比较。如果 不不大于大于 ，则可进行井眼参，则可进行井眼参数计算。否则应增大绕障圆数计算。否则应增大绕障圆半径半径 ，重新设计水平投，重新设计水平投影图的主要参数。影图的主要参数。u进行井眼曲率校核，还有一进行井眼曲率校核，还有一种做法种做法，就是分别计算，就是分别计算b、c、P、Q四个点的最大曲率，四个点的最大曲率，并与井眼曲率限定只进行比并与井眼曲率限定只进行比较，看是否有超过该值的。较，看是
17、否有超过该值的。给定给定R，设计水平投影图，设计水平投影图根据水平投影长度，根据水平投影长度，设计垂直剖面图设计垂直剖面图校核井眼曲率校核井眼曲率节点计算和节点计算和分点计算分点计算合格合格不合格不合格在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计4.节点计算节点计算(垂直剖面图上垂直剖面图上)ub点计算点计算uc点计算点计算ut点计算点计算在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计4.节点计算节
18、点计算(水平投影图上水平投影图上)uP和和Q点计算点计算：当当 时，时，P、Q二点都处在第一二点都处在第一增斜段内，增斜段内，在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计4.节点计算节点计算(水平投影图上水平投影图上)uP和和Q点计算：点计算：当当 时，时，P、Q都在稳斜段内：都在稳斜段内：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计4.节点计算节点计算(水平投影图上水平投影图上)uP和和Q点计算
19、点计算当当 时，时，P、Q都在第二增降段内：都在第二增降段内：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计5.分点计算分点计算(垂直剖面图上垂直剖面图上)uab段内的分点：段内的分点：分点的井斜方位角、分点的井斜方位角、N坐标、坐标、E坐标的计算，见后面。坐标的计算，见后面。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计5.分点计算分点计算(垂直剖面图上垂直剖面图上)ubc段内得分点段内得分点分点的
20、井斜方位角、分点的井斜方位角、N坐标、坐标、E坐标的计算，见后面。坐标的计算，见后面。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计5.分点计算分点计算(垂直剖面图上垂直剖面图上)uct段内得分点段内得分点上式中，双增轨道取上式中，双增轨道取“+”号号五五段制轨道取段制轨道取“”号。号。分点的井斜方位角、分点的井斜方位角、N坐标、坐标、E坐标的计算，见后面。坐标的计算，见后面。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计5.分点计算分点计算(水平投影图上水平投影图上)u分点的井斜方位角、分点的井斜方位角、N坐标、坐标、E坐标的计算：坐标的计算：上式中，顺时针绕时取上式中，顺时针绕时取“+”号；反时针绕时取号；反时针绕时取“”号。号。当当 时，分点处在变方位井段内：时，分点处在变方位井段内：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三维绕障井轨道设计三维绕障井轨道设计5.分点计算分点计算(水平投影图上水平投影图上)u分点的井斜方位角、分点的井斜方位角、N坐标、坐标、E坐标的计算：坐标的计算：当当 时，时，当当 时，时，