Skip to content
Brent$117,6Газ TTF$1 192USD453,87 ₸
MunaiHub

Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.

Формулалар: Наклонно-направленное бурение и измерения

«Бурение скважин» бөліміндегі «Наклонно-направленное бурение и измерения» тақырыбы сабақтарының формулалары қолданылу шарттарымен және бірліктерімен, сондай-ақ белгілердің осы сабақтардағы мағынасы.

Глубина по вертикали от стола ротора по абсолютной отметке
H=hр−zабсH = h_{\text{р}} - z_{\text{абс}}

метры (или футы) — одинаковые для всех величин

Мына жағдайда орындалады: обе высоты отсчитаны от одного и того же уровня моря (одной системы высот); альтитуда стола ротора равна отметке земли плюс высота стола ротора над землёй; на море — высота стола ротора над уровнем моря.

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Отход и азимут цели по координатам
A=ΔN2+ΔE2,φ=arctg⁡ΔEΔNA = \sqrt{\Delta N^2 + \Delta E^2}, \qquad \varphi = \operatorname{arctg}\frac{\Delta E}{\Delta N}

метры; угол — в градусах (функция arctg в электронных таблицах и языках программирования возвращает радианы: умножить на 180/π180/\pi)

Мына жағдайда орындалады: арктангенс даёт угол от −90° до +90°, поэтому четверть проверяют по знакам: при ΔN<0\Delta N < 0 к результату прибавляют 180°, а при ΔN>0\Delta N > 0 и ΔE<0\Delta E < 0 — 360°; при ΔN=0\Delta N = 0 азимут равен 90° (цель на востоке) или 270° (на западе); азимут отсчитан от того же севера, что и координатная сетка (см. врезку ниже).

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Радиус кривизны участка с постоянной интенсивностью
R=180π⋅l0iR = \frac{180}{\pi}\cdot\frac{l_0}{i}

ii — в градусах на базовую длину; RR — в тех же единицах длины, что и l0l_0

Мына жағдайда орындалады: интенсивность постоянна, а азимут не меняется: участок — дуга окружности в вертикальной плоскости; множитель 180/π180/\pi появляется потому, что интенсивность задана в градусах, а длина дуги равна радиусу, умноженному на угол в радианах (1 рад =180/π≈57,3∘= 180/\pi \approx 57{,}3^\circ).

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Зенитный угол участка стабилизации
θ=β+γ,β=arctg⁡Aц−RΔH,γ=arcsin⁡R(Aц−R)2+ΔH2\theta = \beta + \gamma, \qquad \beta = \operatorname{arctg}\frac{A_{\text{ц}} - R}{\Delta H}, \qquad \gamma = \arcsin\frac{R}{\sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2}}

длины — в одних единицах; углы — в градусах (если арктангенс и арксинус возвращают радианы, результат умножают на 180/π180/\pi)

Мына жағдайда орындалады: профиль лежит в одной вертикальной плоскости, проходящей через устье и цель; азимут постоянен; верхний участок вертикален; набор идёт с постоянной интенсивностью от нуля до θ\theta, дальше ствол прямой до самой цели; решение существует, если расстояние от центра дуги до цели не меньше радиуса; иначе цель лежит внутри окружности набора, и нужна большая интенсивность или меньшая глубина зарезки; формула записана для углов до 90°.

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Точки и длины профиля «набор — стабилизация»
Lнаб=πR θ180=l0 θi,Lст=(Aц−R)2+ΔH2−R2,Hк=Hз+Rsin⁡θ,Aк=R (1−cos⁡θ),L=Hз+Lнаб+Lст\begin{aligned} L_{\text{наб}} &= \frac{\pi R\,\theta}{180} = \frac{l_0\,\theta}{i}, \qquad L_{\text{ст}} = \sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2 - R^2},\\ H_{\text{к}} &= H_{\text{з}} + R\sin\theta, \qquad A_{\text{к}} = R\,(1 - \cos\theta),\\ L &= H_{\text{з}} + L_{\text{наб}} + L_{\text{ст}} \end{aligned}

длины — метры; θ\theta в формуле длины дуги — в градусах (πθ/180\pi\theta/180 — тот же угол в радианах)

Мына жағдайда орындалады: те же, что для угла; длина участка стабилизации — катет прямоугольного треугольника О–К–Ц; проверка: Lст=(Hц−Hк)/cos⁡θ=(Aц−Aк)/sin⁡θL_{\text{ст}} = (H_{\text{ц}} - H_{\text{к}})/\cos\theta = (A_{\text{ц}} - A_{\text{к}})/\sin\theta.

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Зенитный угол участка стабилизации S-образного профиля
θ=arctg⁡Aц−R1−R2ΔH+arcsin⁡R1+R2D,D=(Aц−R1−R2)2+ΔH2,Lст=D2−(R1+R2)2\begin{aligned} \theta &= \operatorname{arctg}\frac{A_{\text{ц}} - R_1 - R_2}{\Delta H} + \arcsin\frac{R_1 + R_2}{D},\\ D &= \sqrt{(A_{\text{ц}} - R_1 - R_2)^2 + \Delta H^2}, \qquad L_{\text{ст}} = \sqrt{D^2 - (R_1 + R_2)^2} \end{aligned}

длины — в одних единицах; углы — в градусах

Мына жағдайда орындалады: профиль в одной вертикальной плоскости; набор от нуля до θ\theta, стабилизация, снижение от θ\theta до нуля, затем вертикальный участок до цели; профиль можно построить, только если расстояние между центрами дуг не меньше суммы радиусов, D≥R1+R2D \ge R_1 + R_2: иначе дугам не хватает места; если угол снижают не до нуля, а до заданного угла входа в пласт, расчёт строится на том же условии касания, но формулы длиннее.

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Условие касания: прямой участок проходит через цель
Aц−R (1−cos⁡θ)ΔH−Rsin⁡θ=tg⁡θ⟹ΔHsin⁡θ−(Aц−R)cos⁡θ=R\frac{A_{\text{ц}} - R\,(1 - \cos\theta)}{\Delta H - R\sin\theta} = \operatorname{tg}\theta \quad\Longrightarrow\quad \Delta H\sin\theta - (A_{\text{ц}} - R)\cos\theta = R

длины — в одних единицах; тригонометрические функции — от угла θ\theta в тех единицах, которых требует вычислитель

Мына жағдайда орындалады: плоский профиль: вертикаль, дуга окружности, касательная к ней; второе равенство получено умножением первого на cos⁡θ\cos\theta и на знаменатель.

Наклонно-направленные скважины: применение и профиль →
Идеальный винтовой забойный двигатель
n=Qq,M=Δp q2πn = \frac{Q}{q}, \qquad M = \frac{\Delta p\,q}{2\pi}

СИ

Мына жағдайда орындалады: нет утечек и трения: мощность потока Δp Q\Delta p\,Q целиком переходит в механическую MωM\omega, где ω=2πn\omega = 2\pi n; реальный двигатель вращается медленнее — часть раствора протекает через уплотнение ротор — статор, и тем больше, чем выше перепад давления (объёмный КПД), — и даёт меньший момент из-за трения (механический КПД); реальные значения берут по паспортной характеристике; двигатель работает в паспортном диапазоне расхода и перепада давления.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Характеристика турбобура при постоянном расходе
M=Mт(1−nnх),Nв=2πnM,Nв max⁡=π2 Mт nхM = M_{\text{т}}\left(1 - \frac{n}{n_{\text{х}}}\right), \qquad N_{\text{в}} = 2\pi n M, \qquad N_{\text{в}\,\max} = \frac{\pi}{2}\,M_{\text{т}}\,n_{\text{х}}

СИ; при частоте в об/мин мощность Nв=2πnM/60N_{\text{в}} = 2\pi n M/60

Мына жағдайда орындалады: расход и плотность раствора постоянны; линейная зависимость момента от частоты следует из уравнения турбины для лопаток с неизменными углами; у реальных турбобуров она близка к линейной в рабочем диапазоне; при изменении расхода (при тех же лопатках) частота холостого хода меняется пропорционально QQ, тормозной момент — как Q2Q^2, мощность — как Q3Q^3.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Трёхточечная оценка интенсивности двигателя-отклонителя
i=2 δ l0L,L=L1+L2i = \frac{2\,\delta\,l_0}{L}, \qquad L = L_1 + L_2

δ\delta и ii — в градусах; LL и l0l_0 — в одних единицах длины

Мына жағдайда орындалады: долото и оба центратора касаются стенок и лежат на одной окружности; центраторы полноразмерные; весь перекос сосредоточен у нижнего центратора; если изгиб выше него, действующий угол немного меньше δ\delta; углы малы: формула следует из того, что угол между двумя хордами окружности равен половине суммы дуг, на которые они опираются (вывод — в углублённом разделе); не учтены зазоры, размыв ствола в мягкой породе, нагрузка на долото, твёрдость и напластование пород, способность долота резать стенку — поэтому это верхняя, геометрическая оценка.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Доля бурения со скольжением
f=lскl=iпрiскf = \frac{l_{\text{ск}}}{l} = \frac{i_{\text{пр}}}{i_{\text{ск}}}

интенсивности — в одних единицах, длины — в метрах

Мына жағдайда орындалады: при вращении компоновка бурит прямо; если у неё есть своя склонность iврi_{\text{вр}} (набор — плюс, снижение — минус), то f=(iпр−iвр)/(iск−iвр)f = (i_{\text{пр}} - i_{\text{вр}})/(i_{\text{ск}} - i_{\text{вр}}); во время скольжения отклонитель держат в одном положении; интенсивность усредняется по свече-двум; внутри интервала ствол ступенчатый.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Как угол установки делит искривление между зенитным углом и азимутом
Δθ≈βcos⁡ω,Δφ≈βsin⁡ωsin⁡θˉ,β≈Δθ2+(Δφsin⁡θˉ)2,tg⁡ω≈Δφsin⁡θˉΔθ\begin{aligned} \Delta\theta &\approx \beta\cos\omega, & \Delta\varphi &\approx \frac{\beta\sin\omega}{\sin\bar\theta},\\ \beta &\approx \sqrt{\Delta\theta^2 + (\Delta\varphi\sin\bar\theta)^2}, & \operatorname{tg}\omega &\approx \frac{\Delta\varphi\sin\bar\theta}{\Delta\theta} \end{aligned}

углы в градусах

Мына жағдайда орындалады: искривление мало (единицы градусов), отклонитель всё время в одном положении; ствол не близок к вертикали: при зенитном угле в несколько градусов формула для азимута грубеет, а в вертикальном стволе теряет смысл (точные формулы — в углублённом разделе); в обратной задаче четверть угла ω\omega выбирают по знакам числителя и знаменателя, как при расчёте азимута: поворот влево — отрицательный угол (или 270–360°), снижение — больше 90° по модулю.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Маятниковая сила на долоте
F=12 w Lмsin⁡θ,w=m g kплF = \tfrac12\,w\,L_{\text{м}}\sin\theta, \qquad w = m\,g\,k_{\text{пл}}

СИ

Мына жағдайда орындалады: свободный участок УБТ — балка на двух опорах под равномерной поперечной нагрузкой wsin⁡θw\sin\theta; каждая опора несёт половину этой нагрузки; нагрузка на долото не учтена: изгибая УБТ, она уменьшает маятниковый эффект; УБТ не касаются нижней стенки между долотом и центратором; если касаются, длина маятника — до точки касания, и подъём центратора выше силу уже не увеличивает.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Новый зенитный угол и изменение азимута после искривления при угле установки
cos⁡θ2=cos⁡θ1cos⁡β−sin⁡θ1sin⁡βcos⁡ω,tg⁡Δφ=tg⁡β sin⁡ωsin⁡θ1+tg⁡β cos⁡θ1cos⁡ω\begin{aligned} \cos\theta_2 &= \cos\theta_1\cos\beta - \sin\theta_1\sin\beta\cos\omega,\\ \operatorname{tg}\Delta\varphi &= \frac{\operatorname{tg}\beta\,\sin\omega}{\sin\theta_1 + \operatorname{tg}\beta\,\cos\theta_1\cos\omega} \end{aligned}

углы в градусах; четверть Δφ\Delta\varphi выбирают по знакам числителя и знаменателя

Мына жағдайда орындалады: ствол на интервале — дуга окружности в одной плоскости (угол установки неизменен относительно этой плоскости); обратная задача — найти β\beta и ω\omega по двум направлениям — решается так же: β\beta — угол между векторами t1\mathbf{t}_1 и t2\mathbf{t}_2, а ω\omega — направление проекции t2\mathbf{t}_2 на плоскость векторов h\mathbf{h} и r\mathbf{r}.

Отклоняющие инструменты и забойные двигатели →
Направление ствола в точке замера
t=(sin⁡θcos⁡φ; sin⁡θsin⁡φ; cos⁡θ)\mathbf{t} = (\sin\theta\cos\varphi;\ \sin\theta\sin\varphi;\ \cos\theta)

безразмерные составляющие; углы в градусах

Мына жағдайда орындалады: ось NN направлена на север, EE — на восток, HH — вертикально вниз; азимуты всех замеров отсчитаны от одного и того же севера; при θ=0\theta = 0 первые две составляющие равны нулю, и азимут не влияет на результат — у вертикального ствола азимута нет.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Пересчёт магнитного азимута в истинный и дирекционный
φи=φм+δ,φд=φи−γ\varphi_{\text{и}} = \varphi_{\text{м}} + \delta, \qquad \varphi_{\text{д}} = \varphi_{\text{и}} - \gamma

градусы; результат приводят к диапазону 0–360°

Мына жағдайда орындалады: склонение берут из геомагнитной модели для места и даты замера: оно меняется год от года, а местами — заметно; сближение меридианов зависит от положения точки в зоне координатной сетки: в северном полушарии к востоку от осевого меридиана зоны оно положительно, к западу — отрицательно; приближённо γ≈Δλsin⁡B\gamma \approx \Delta\lambda\sin B, где Δλ\Delta\lambda — разность долгот точки и осевого меридиана, BB — широта; знаки — по приведённым выше определениям; в программах и документах их условия бывают иными, поэтому соглашение о знаках всегда проверяют.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Тангенциальный метод
ΔN=ΔLsin⁡θ2cos⁡φ2,ΔE=ΔLsin⁡θ2sin⁡φ2,ΔH=ΔLcos⁡θ2\Delta N = \Delta L\sin\theta_2\cos\varphi_2, \qquad \Delta E = \Delta L\sin\theta_2\sin\varphi_2, \qquad \Delta H = \Delta L\cos\theta_2

длины — в метрах (или в футах, одинаково для всех)

Мына жағдайда орындалады: ствол на интервале — прямой отрезок с направлением нижнего замера; верхний замер не используется.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Сбалансированный тангенциальный метод
ΔN=ΔL2 (sin⁡θ1cos⁡φ1+sin⁡θ2cos⁡φ2),ΔE=ΔL2 (sin⁡θ1sin⁡φ1+sin⁡θ2sin⁡φ2),ΔH=ΔL2 (cos⁡θ1+cos⁡θ2)\begin{aligned} \Delta N &= \frac{\Delta L}{2}\,(\sin\theta_1\cos\varphi_1 + \sin\theta_2\cos\varphi_2),\\ \Delta E &= \frac{\Delta L}{2}\,(\sin\theta_1\sin\varphi_1 + \sin\theta_2\sin\varphi_2),\\ \Delta H &= \frac{\Delta L}{2}\,(\cos\theta_1 + \cos\theta_2) \end{aligned}

длины — в метрах

Мына жағдайда орындалады: ствол на интервале — два прямых отрезка равной длины ΔL/2\Delta L/2 с направлениями верхнего и нижнего замеров.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Метод среднего угла
ΔN=ΔLsin⁡θˉcos⁡φˉ,ΔE=ΔLsin⁡θˉsin⁡φˉ,ΔH=ΔLcos⁡θˉ,θˉ=θ1+θ22,φˉ=φ1+Δφ2\begin{aligned} \Delta N &= \Delta L\sin\bar\theta\cos\bar\varphi, \qquad \Delta E = \Delta L\sin\bar\theta\sin\bar\varphi, \qquad \Delta H = \Delta L\cos\bar\theta,\\ \bar\theta &= \frac{\theta_1 + \theta_2}{2}, \qquad \bar\varphi = \varphi_1 + \frac{\Delta\varphi}{2} \end{aligned}

длины — в метрах; углы — в градусах

Мына жағдайда орындалады: ствол на интервале — прямой отрезок длиной ΔL\Delta L с усреднённым направлением; азимуты усредняют по кратчайшей дуге: для 350° и 10° изменение равно +20°, а средний азимут — 0°, а не 180°; если один из замеров почти вертикален, его азимут случаен, и усреднять его нельзя (пример — в разделе о сравнении методов).

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Метод радиуса кривизны
ΔH=ΔL sin⁡θ2−sin⁡θ1θ2−θ1,ΔA=ΔL cos⁡θ1−cos⁡θ2θ2−θ1,ΔN=ΔA sin⁡φ2−sin⁡φ1φ2−φ1,ΔE=ΔA cos⁡φ1−cos⁡φ2φ2−φ1\begin{aligned} \Delta H &= \Delta L\,\frac{\sin\theta_2 - \sin\theta_1}{\theta_2 - \theta_1}, \qquad \Delta A = \Delta L\,\frac{\cos\theta_1 - \cos\theta_2}{\theta_2 - \theta_1},\\ \Delta N &= \Delta A\,\frac{\sin\varphi_2 - \sin\varphi_1}{\varphi_2 - \varphi_1}, \qquad \Delta E = \Delta A\,\frac{\cos\varphi_1 - \cos\varphi_2}{\varphi_2 - \varphi_1} \end{aligned}

длины — в метрах; разности углов в знаменателях — в радианах

Мына жағдайда орындалады: зенитный угол меняется линейно по длине ствола, азимут — линейно по длине горизонтальной проекции; если θ1=θ2\theta_1 = \theta_2, то ΔH=ΔLcos⁡θ\Delta H = \Delta L\cos\theta и ΔA=ΔLsin⁡θ\Delta A = \Delta L\sin\theta; если φ1=φ2\varphi_1 = \varphi_2, то ΔN=ΔAcos⁡φ\Delta N = \Delta A\cos\varphi и ΔE=ΔAsin⁡φ\Delta E = \Delta A\sin\varphi — пределы формул при нулевом знаменателе; в пространстве такая кривая — не дуга окружности, а винтообразная линия; у почти вертикального замера азимут случаен, и метод его «доверчиво» использует.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Пространственный угол искривления на интервале
cos⁡β=cos⁡θ1cos⁡θ2+sin⁡θ1sin⁡θ2cos⁡(φ2−φ1)\cos\beta = \cos\theta_1\cos\theta_2 + \sin\theta_1\sin\theta_2\cos(\varphi_2 - \varphi_1)

градусы

Мына жағдайда орындалады: формула — скалярное произведение двух единичных векторов направления; при малых углах точнее считать по равносильной формуле с синусами половинных углов (углублённый раздел): косинус близок к единице, и при округлении теряются значащие цифры.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Метод минимальной кривизны
ΔN=ΔL2 (sin⁡θ1cos⁡φ1+sin⁡θ2cos⁡φ2) RF,ΔE=ΔL2 (sin⁡θ1sin⁡φ1+sin⁡θ2sin⁡φ2) RF,ΔH=ΔL2 (cos⁡θ1+cos⁡θ2) RF,RF=2βtg⁡β2\begin{aligned} \Delta N &= \frac{\Delta L}{2}\,(\sin\theta_1\cos\varphi_1 + \sin\theta_2\cos\varphi_2)\,RF,\\ \Delta E &= \frac{\Delta L}{2}\,(\sin\theta_1\sin\varphi_1 + \sin\theta_2\sin\varphi_2)\,RF,\\ \Delta H &= \frac{\Delta L}{2}\,(\cos\theta_1 + \cos\theta_2)\,RF, \qquad RF = \frac{2}{\beta}\operatorname{tg}\frac{\beta}{2} \end{aligned}

длины — в метрах; β\beta в коэффициенте — в радианах

Мына жағдайда орындалады: ствол на интервале — дуга окружности, касательная к направлениям обоих замеров; коэффициент больше единицы и растёт с искривлением: при β=3∘\beta = 3^\circ он равен 1,00023, при 10∘10^\circ — 1,0025.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Интенсивность искривления на интервале
i=β l0ΔLi = \frac{\beta\,l_0}{\Delta L}

β\beta и ii — в градусах; ΔL\Delta L и l0l_0 — в одних единицах длины

Мына жағдайда орындалады: искривление считается равномерным по интервалу — это средняя интенсивность; местные перегибы внутри интервала по двум замерам не видны.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Отход, азимут отхода и проекции на плоскость цели
A=N2+E2,tg⁡φA=EN,Aпр=Acos⁡(φA−φпр)=Ncos⁡φпр+Esin⁡φпр,Aб=Asin⁡(φA−φпр)=Ecos⁡φпр−Nsin⁡φпр\begin{aligned} A &= \sqrt{N^2 + E^2}, \qquad \operatorname{tg}\varphi_A = \frac{E}{N},\\ A_{\text{пр}} &= A\cos(\varphi_A - \varphi_{\text{пр}}) = N\cos\varphi_{\text{пр}} + E\sin\varphi_{\text{пр}},\\ A_{\text{б}} &= A\sin(\varphi_A - \varphi_{\text{пр}}) = E\cos\varphi_{\text{пр}} - N\sin\varphi_{\text{пр}} \end{aligned}

метры; углы в градусах

Мына жағдайда орындалады: четверть азимута отхода выбирают по знакам NN и EE, как для азимута цели; все азимуты — от одного севера, в котором заданы координаты.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Угол искривления через половинные углы
sin⁡2β2=sin⁡2θ2−θ12+sin⁡θ1sin⁡θ2 sin⁡2φ2−φ12\sin^2\frac{\beta}{2} = \sin^2\frac{\theta_2 - \theta_1}{2} + \sin\theta_1\sin\theta_2\,\sin^2\frac{\varphi_2 - \varphi_1}{2}

любые единицы угла, одинаковые для всех величин

Мына жағдайда орындалады: получается из формулы с косинусами подстановкой 1−cos⁡x=2sin⁡2(x/2)1 - \cos x = 2\sin^2(x/2); равносильна ей при любых углах.

Расчёт траектории скважины по инклинометрии →
Зенитный угол и угол установки отклонителя по акселерометрам
tg⁡θ=Gx2+Gy2Gz,tg⁡ω=Gy−Gx\operatorname{tg}\theta = \frac{\sqrt{G_x^2 + G_y^2}}{G_z}, \qquad \operatorname{tg}\omega = \frac{G_y}{-G_x}

составляющие — в единицах gg или в м/с²: в формулы входят только их отношения

Мына жағдайда орындалады: прибор неподвижен: при движении акселерометры чувствуют ещё ускорения колонны и вибрацию; оси датчиков совпадают с осями прибора, а прибор — с осью ствола; перекос в стволе и провисание УБТ дают ошибку зенитного угла; знаки — для принятого здесь соглашения: при ω=0\omega = 0 ось xx смотрит на верхнюю стенку, ось yy — вправо; у приборов разных изготовителей оси направлены по-разному, и знаки в формулах меняются.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Магнитный азимут по акселерометрам и магнитометрам
tg⁡φм=(GxBy−GyBx) GBz (Gx2+Gy2)−Gz (GxBx+GyBy)\operatorname{tg}\varphi_{\text{м}} = \frac{(G_xB_y - G_yB_x)\,G}{B_z\,(G_x^2 + G_y^2) - G_z\,(G_xB_x + G_yB_y)}

BB — в нТл, GG — в gg; в формулу входит отношение, поэтому единицы поля значения не имеют

Мына жағдайда орындалады: магнитометры видят только поле Земли: стали рядом нет или её влияние учтено; четверть — по знакам: числитель играет роль синуса, знаменатель — косинуса (как функция atan2 в программах); при θ→0\theta \to 0 числитель и знаменатель стремятся к нулю, и азимут теряет смысл — как и у самого вертикального ствола.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Сближение меридианов по координатам точки
tg⁡γ=tg⁡Δλ⋅sin⁡Φ,γ≈Δλ sin⁡Φ\operatorname{tg}\gamma = \operatorname{tg}\Delta\lambda\cdot\sin\Phi, \qquad \gamma \approx \Delta\lambda\,\sin\Phi

градусы; в приближённой форме γ\gamma и Δλ\Delta\lambda в одних единицах угла

Мына жағдайда орындалады: поперечная проекция Меркатора — Гаусса — Крюгера или UTM — и шаровая модель Земли: сжатие Земли меняет γ\gamma в зоне шириной 6° лишь на доли угловой секунды; приближённая форма в пределах зоны расходится с точной на тысячные доли градуса; осевые меридианы 6-градусных зон — 3, 9, 15, … ° в. д.: у зоны Гаусса — Крюгера с номером nn осевой меридиан 6n−36n - 3; в UTM номер той же зоны на 30 больше.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Ошибка азимута от осевой магнитной помехи
Δφ≈−ΔBz sin⁡θ sin⁡φмBh,Bh=Bcos⁡I\Delta\varphi \approx -\frac{\Delta B_z\,\sin\theta\,\sin\varphi_{\text{м}}}{B_h}, \qquad B_h = B\cos I

ΔBz\Delta B_z и BhB_h — в одних единицах (нТл); Δφ\Delta\varphi — в радианах

Мына жағдайда орындалады: помеха направлена вдоль оси прибора; поперечную помеху (от соседних колонн, от намагниченных мест в самой немагнитной УБТ) формула не описывает; первый порядок: ΔBz\Delta B_z много меньше BhB_h; ошибка систематическая: она одинакова на всех замерах, пока не меняются компоновка и её намагниченность.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Осевая помеха от полюсов стали выше и ниже датчиков
ΔBz=14π(Pвdв2+Pнdн2)\Delta B_z = \frac{1}{4\pi}\left(\frac{P_{\text{в}}}{d_{\text{в}}^2} + \frac{P_{\text{н}}}{d_{\text{н}}^2}\right)

СИ: PP — Вб, dd — м, ΔBz\Delta B_z — Тл

Мына жағдайда орындалады: полюса точечные и лежат на оси прибора; поле дальних концов стальных деталей, противоположное по знаку, не учтено — оценка немного завышает помеху; при намагниченности полем Земли нижний конец стали выше датчиков и верхний конец стали ниже дают поле одного направления; намагниченность от ударов, магнитного контроля и прежних работ непредсказуема по силе и знаку, поэтому силы полюсов берут по опыту замеров на таких же компоновках.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Контрольные величины замера
G=Gx2+Gy2+Gz2,B=Bx2+By2+Bz2,sin⁡I=GxBx+GyBy+GzBzG BG = \sqrt{G_x^2 + G_y^2 + G_z^2}, \qquad B = \sqrt{B_x^2 + B_y^2 + B_z^2}, \qquad \sin I = \frac{G_xB_x + G_yB_y + G_zB_z}{G\,B}

GG — в gg, BB — в нТл

Мына жағдайда орындалады: прибор неподвижен; эталонные BB и II — из модели поля на место и дату или из местных измерений; допуски задают по модели погрешностей конкретного прибора; у разных компаний они разные.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Составляющие вращения Земли
Ωh=Ωcos⁡Φ,Ωv=Ωsin⁡Φ,Ω=15,041∘/ч\Omega_h = \Omega\cos\Phi, \qquad \Omega_v = \Omega\sin\Phi, \qquad \Omega = 15{,}041^\circ/\text{ч}

°/ч; широта в градусах

Мына жағдайда орындалады: прибор неподвижен относительно Земли; широта — географическая.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Неопределённость положения от трёх систематических ошибок
σб=A σφ,σпр=(σθ (H−Hз))2+(εLA)2,σH=(σθA)2+(εLH)2\begin{aligned} \sigma_{\text{б}} &= A\,\sigma_\varphi,\\ \sigma_{\text{пр}} &= \sqrt{(\sigma_\theta\,(H - H_{\text{з}}))^2 + (\varepsilon_L A)^2},\\ \sigma_H &= \sqrt{(\sigma_\theta A)^2 + (\varepsilon_L H)^2} \end{aligned}

длины — в метрах, углы — в радианах

Мына жағдайда орындалады: ствол вертикален до зарезки, ниже идёт в одной вертикальной плоскости; три ошибки независимы и постоянны по всему стволу: ошибка азимута поворачивает план вокруг устья, ошибка зенитного угла — наклонную часть вокруг точки зарезки, ошибка глубины растягивает всю траекторию от стола ротора; случайные ошибки отдельных замеров, перекосы, провисание и помехи не учтены: настоящая модель погрешностей включает десятки слагаемых и правила их сложения от замера к замеру.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Коэффициент разделения стволов
SF=DR1+R2SF = \frac{D}{R_1 + R_2}

метры; результат безразмерный

Мына жағдайда орындалады: области неопределённости рассчитаны по моделям погрешностей обоих стволов для одного уровня вероятности (часто 2–3σ); в стандартах компаний встречаются варианты: из расстояния вычитают радиусы стволов, складывают размеры по-разному; пороги допустимых значений задают сами стандарты.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Ошибка азимута гирокомпаса от смещения нулей датчиков
σφ=εΩcos⁡Φcos⁡2φ+sin⁡2φcos⁡2θ\sigma_\varphi = \frac{\varepsilon}{\Omega\cos\Phi}\sqrt{\cos^2\varphi + \frac{\sin^2\varphi}{\cos^2\theta}}

ε\varepsilon и Ω\Omega — в одних единицах угловой скорости; результат — в радианах

Мына жағдайда орындалады: смещения нулей двух датчиков независимы и одинаковы по величине; зенитный угол и угол установки известны точно; прибор неподвижен.

Инклинометры: магнитные, гироскопические и инерциальные →
Затухание импульса давления в бурильных трубах
p(L)=p0 e−αL,α=2d cπf μρp(L) = p_0\,e^{-\alpha L}, \qquad \alpha = \frac{2}{d\,c}\sqrt{\frac{\pi f\,\mu}{\rho}}

СИ

Мына жағдайда орындалады: ньютоновская жидкость: буровой раствор неньютоновский, и вместо μ\mu подставляют эффективную вязкость — оценка грубая; потери только на вязкое трение в пристенном слое, тонком по сравнению с радиусом трубы; турбулентность потока и свободный газ добавляют потерь, поэтому расчёт скорее занижает затухание; трубы одинаковы по всей длине, нет отражений от сужений, забойного двигателя, насосов и компенсаторов — на практике они сильно меняют сигнал на отдельных частотах.

Измерения в процессе бурения →
Число бит на величину и время передачи сообщения
n=⌈log⁡2Δϵ⌉,t=bRn = \left\lceil \log_2\frac{\Delta}{\epsilon} \right\rceil, \qquad t = \frac{b}{R}

биты и секунды

Мына жағдайда орындалады: равномерное квантование величины по всему диапазону; сжатие данных и коды с исправлением ошибок не учтены; RR — скорость полезных данных после декодирования, а не частота сигнала.

Измерения в процессе бурения →
Толщина скин-слоя в проводящих породах
hс=2ρпω μ0h_{\text{с}} = \sqrt{\frac{2\rho_{\text{п}}}{\omega\,\mu_0}}

СИ

Мына жағдайда орындалады: однородная проводящая среда и плоская волна — оценка порядка величины: на деле ток растекается от переводника по колонне и пластам разного сопротивления, сигнал слабеет с расстоянием и там, где скин-эффект мал, а обсадная колонна и проводящий раствор добавляют потери; реальную дальность определяет отношение сигнала к шуму у приёмника; диэлектрические токи пренебрежимо малы — на частотах единиц герц это так.

Измерения в процессе бурения →
Видимый наклон границы пласта вдоль ствола
tg⁡αпл=H2−H1x2−x1\operatorname{tg}\alpha_{\text{пл}} = \frac{H_2 - H_1}{x_2 - x_1}

метры; угол в градусах

Мына жағдайда орындалады: граница — плоскость, ствол идёт в одной вертикальной плоскости; угол видимый — в направлении ствола; истинный угол падения больше, если ствол идёт не по падению; глубины и положения — для точки датчика, а не долота, по расчёту траектории.

Измерения в процессе бурения →
Скорость импульса давления в растворе внутри трубы
c=Kэρ,1Kэ=1K+dE e,1K=1−xKр+xpc = \sqrt{\frac{K_{\text{э}}}{\rho}}, \qquad \frac{1}{K_{\text{э}}} = \frac{1}{K} + \frac{d}{E\,e}, \qquad \frac{1}{K} = \frac{1 - x}{K_{\text{р}}} + \frac{x}{p}

СИ

Мына жағдайда орындалады: тонкостенная труба, свободная в осевом направлении; газ — мелкие пузырьки, сжимаются изотермически (модуль сжатия ≈ давлению); при адиабатическом сжатии модуль больше в 1,2–1,4 раза, и скорость немного выше; длина волны много больше диаметра трубы и размера пузырьков.

Измерения в процессе бурения →

Белгілер

БелгіМағынасы
ΔH\Delta H
Δp\Delta p
ΔL\Delta L
ΔA\Delta A
ΔN, ΔE\Delta N,\ \Delta E
ΔN, ΔE, ΔH\Delta N,\ \Delta E,\ \Delta H
AA
AбA_{\text{б}}
AпрA_{\text{пр}}
AцA_{\text{ц}}
Aц, ΔHA_{\text{ц}},\ \Delta H
A, HA,\ H
A, φAA,\ \varphi_A
bb
BB
BhB_h
Bx, By, BzB_x,\ B_y,\ B_z
cc
dd
DD
dв, dнd_{\text{в}},\ d_{\text{н}}
d, ed,\ e
EE
ff
FF
gg
GG
Gx, Gy, GzG_x,\ G_y,\ G_z
HH
H1, H2H_1,\ H_2
HзH_{\text{з}}
Hк, AкH_{\text{к}},\ A_{\text{к}}
hрh_{\text{р}}
hсh_{\text{с}}
ii
II
iпрi_{\text{пр}}
iскi_{\text{ск}}
i, l0i,\ l_0
kплk_{\text{пл}}
KрK_{\text{р}}
Kэ, KK_{\text{э}},\ K
LL
l0l_0
L1L_1
L2L_2
LмL_{\text{м}}
LнабL_{\text{наб}}
lск, ll_{\text{ск}},\ l
LстL_{\text{ст}}
mm
MM
MтM_{\text{т}}
nn
NвN_{\text{в}}
nхn_{\text{х}}
N, EN,\ E
p0, p(L)p_0,\ p(L)
Pв, PнP_{\text{в}},\ P_{\text{н}}
qq
QQ
RR
R1, R2R_1,\ R_2
R, Aц, ΔHR,\ A_{\text{ц}},\ \Delta H
RFRF
SFSF
t\mathbf{t}
tt
ww
x1, x2x_1,\ x_2
x, px,\ p
ΔBz\Delta B_z
zабсz_{\text{абс}}
α\alpha
αпл\alpha_{\text{пл}}
β\beta
γ\gamma
δ\delta
Δ, ϵ\Delta,\ \epsilon
Δθ, Δφ\Delta\theta,\ \Delta\varphi
Δλ\Delta\lambda
Δφ\Delta\varphi
ε\varepsilon
εL\varepsilon_L
θ\theta
θˉ\bar\theta
θˉ, φˉ\bar\theta,\ \bar\varphi
θ, φ\theta,\ \varphi
θ, φм\theta,\ \varphi_{\text{м}}
θ, φ, ΔL\theta,\ \varphi,\ \Delta L
θ1, θ2\theta_1,\ \theta_2
θ1, θ2, φ1, φ2\theta_1,\ \theta_2,\ \varphi_1,\ \varphi_2
θ1, φ1\theta_1,\ \varphi_1
θ2−θ1, φ2−φ1\theta_2 - \theta_1,\ \varphi_2 - \varphi_1
θ2, φ2\theta_2,\ \varphi_2
μ, ρ\mu,\ \rho
μ0\mu_0
ρ\rho
ρп\rho_{\text{п}}
σб\sigma_{\text{б}}
σпр, σH\sigma_{\text{пр}},\ \sigma_H
σφ\sigma_\varphi
σφ, σθ\sigma_\varphi,\ \sigma_\theta
φ\varphi
Φ\Phi
φ1, φ2\varphi_1,\ \varphi_2
φд\varphi_{\text{д}}
φи\varphi_{\text{и}}
φм\varphi_{\text{м}}
φпр\varphi_{\text{пр}}
ω\omega
Ω\Omega
Ωcos⁡Φ\Omega\cos\Phi
Ωh\Omega_h
Ωv\Omega_v