ICS 75.020 E 13 SY 备案号：37494—2012 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5435—2012 中文/English 代替SY/T5435—2003 定向井轨道设计与轨迹计算 Wellpath planning & trajectory calculation for directional wells 201208—23 发布 2012－12－01实施 国家能源局 发布 SY/T5435—2012 目 次 前言· 1 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 轨道归算及视图 5 井眼轨道模型 6 轨道参数计算 7 轨道设计方法 二维井身剖面设计 10 9 三维井身剖面设计 11 10轨迹计算 16 附录A（资料性附录） 数据内容及格式 20 附录B（资料性附录） 轨道模型及视图 22 参考文献· ·29 SY/T5435—2012 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起 草。 本标准代替SY/T5435--2003《定向井轨道设计与轨迹计算》，与SYT5435—2003相比，主要 变化如下： 增加了“规范性引用文件”（见第2章）； 修改了术语和定义（见第3章）； 增加了轨道归算及视图的内容（见第4章）； 凝练修改了轨道设计与轨迹计算的共用内容，独立成章为井眼轨道模型和轨道参数计算（见 第5章、第6章），并增加了自然曲线模型（见5.5.3）， 将二维轨道设计和三维轨道设计的设计原则、设计步骤、约束方程和设计结果输出等共性内 容整合为轨道设计方法（见第7章） 将二维典型轨道设计修改为二维井身剖面设计（见第8章），增加了井身剖面、一般设计方 法的内容（见8.2和8.3） 将三维绕障轨道设计修改为三维井身剖面设计（见第9章），增加了中靶轨道设计（见9.1）、 软着陆轨道设计（见9.2）的内容，修改了绕障井轨道设计的内容（见9.3）， 修改了轨迹计算中关于坐标、入靶数据等内容的计算方法（见10.4），修改了实钻轨迹垂直 投影图的绘制方法（见10.5）； 修改了轨道设计与轨迹计算结果的数据内容及格式（见附录A）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石化石油工程技术研究院、中国石化集团西南石油局钻井工程研究院。 本标准主要起草人：刘汝山、刘修善、周跃云、路保平、孙文俊、闫娜、王旭东、赵金海。 本标准代替了SY/T5435—2003。 SY/T5435—2003的历次版本发布情况为： -SY/T5435—1992，SY/T5435—2000 —SY/T5949—1994， SY/T6090-1994。 本标准以中文和英文两种文字出版。当英文和中文两种版本有歧义时，以中文版本为准。 SY/T5435—2012 定向井轨道设计与轨迹计算 1范围 本标准规定了定向井轨道设计与轨迹计算的技术方法和规范。 本标准适用于石油天然气行业的钻井工程领域。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T17159大地测量术语 SY/T5313钻井工程术语 3术语和定义 GB/T17159，SY/T5313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复 列出了GB/T17159中的某些术语和定义。 3.1 高斯平面子午线收敛角Gaussgridconvergence 高斯投影平面上过一点平行于纵坐标轴的方向与过该点的大地子午线的投影曲线间的夹角。可简 称为子午线收敛角。 [GB/T17159—2009，定义4.78] 3.2 磁偏角magneticdeclination 地球表面上一点的磁子午线与大地（真）子午线之间的夹角。从大地子午线起算，东偏时取正 值，西偏时取负值。 3.3 轨道 wellpath 设计的井眼轴线。 3.4 轨迹 well trajectory 实钻的井眼轴线。 3.5 艳区target area 要求轨迹在目的层中的控制范围。 3.6 二维定向井 2Ddirectionalwell SY/T5435---2012 设计轨道在同一铅垂平面内的定向井。 3.7 三维定向井3Ddirectionalwell 设计轨道不在同一铅垂平面内的定向井。 3.8 井身部面welboreprofile 首靶前或相邻靶点间的设计轨道。 3.9 视水平长度apparenthorizontallength 将实钻轨迹上某点P垂直投影到设计轨道所在的铅垂曲面上，再过该投影点作铅垂线交设计轨道 于Q点，这样从井口点到Q点的设计轨道水平长度称为P点的视水平长度，可简称为视平长。水平 投影图上的视平长见图B.1。 3.10 垂直投影图verticalprojection 以井口为原点，以垂深（H）为纵坐标，设计轨道以水平长度（S）为横坐标，实钻轨迹以视平 长（U）为横坐标，沿井深绘制连续光滑的井眼轨道图，见图B.2。 4轨道归算及视图 4.1指北方向 轨道设计与轨迹计算应采用相同的指北方向、深度基准及坐标系。 本标准规定以高斯平面坐标北（也称网格北）作为指北方向。在进行老井防碰等计算时，应先将 各并轨道归算到同一个坐标系下。 4.2方位角及坐标归算 4.2.1方位角的归算 根据井口和靶点高斯平面坐标计算出的平移方位角为网格方位角。对于实钻轨迹的测斜数据，应 使用公式（1）将方位角归算为网格方位角。 [=- (1) 式中： 中—网格方位角，单位为度（） 中r一真方位角，单位为度（°）； 中M一-磁方位角，单位为度（"）； 一子午线收敛角，单位为度（"）； 一磁偏角，单位为度（°）。 4.2.2坐标的归算 用网格方位角进行轨道设计与轨迹计算，并按所选用的并眼轨道模型计算坐标参数。 2 SY/T5435—2012 4.3子午线收敛角和磁偏角的确定 4.3.1子午线收敛角 根据大地坐标或高斯平面坐标，用公式（2）计算子午线收敛角。 y = sin Bi| 1 + (2) 15N, 其中： t = tan B (3) ? = e'2 cos* B (4) t, = tan B, (5) n’ = e'" cos” B, (6) N, = a(1-e' sin' B,) (7) 式中： B一一大地纬度，单位为度（°）； {一大地经度与中央子午线的经度差，单位为度（°） B—底点纬度，单位为度（°）， 高斯平面横坐标，单位为米（m）， 地球椭球的长半径，单位为米（m）； 地球椭球的第一偏心率，无因次； e'-—地球椭球的第二偏心率，无因次。 其他参数为中间变量。 4.3.2磁偏角 根据国家发布的地磁数据，确定当时当地的磁偏角。磁偏角数据由地质设计提供。 4.4井眼轨道视图 常用的井眼轨道视图有：垂直剖面图（见图B.2)、垂直投影图（见图B.2)、水平投影图（见图 B.3）、三维坐标图（见图B.4)。 5井眼轨道模型 5.1 适用性 井眼轨道模型适用于轨道设计与轨迹计算。 本标准使用但不限于5.35.5的井眼轨道模型。 SY/T5435—2012 5.2 常用换算关系 根据如下换算关系，已知一个（组）参数，可求出另一个（组）参数。 井眼曲率与曲率半径： 5400 R= (8) 元K 式中： R一一曲率半径，单位为米（m）； 一井眼曲率，单位为度每三十米【（°）/30m]。 直角坐标与极坐标：； [N=ycos? (9) [E=Vsing 及 V=VN?+E? E (10) tan@: N 式中： 北坐标，单位为米（m）， E- 一东坐标，单位为米（m）， V一水平位移，单位为米（m）； 平移方位角，单位为度（°）。 5.3直线模型 井眼轨道为直线段，见公式（11）至公式（13）和图B.5。 [α= α (11) Lg= AH=ALcosα (12) AS = ALsin [AN = AS cos (13) AE=AS sin 式中： 井斜角，单位为度（"）； α- H—垂深，单位为米（m）； S一水平长度，单位为米（m）； 下角标0—井段始点。 5.4二维圆弧棋型 井眼轨道为铅垂平面内的圆弧，见公式（14）和公式（15）和图B.6。 4