磁偏角对斜井校正处理的影响

丁建平，丁 慧

(1.大庆油田公司第九采油厂地质研究所，黑龙江 大庆 163853；2.黑龙江省红岗经济开发区，黑龙江 大庆 163511)

在油田开发工作中，由于受到地面条件的限制，需要采用斜井开采方式[1]。通过钻斜井，一些按常规开发没有经济效益的小油田得以开发并具有可观的经济效益[2-3]。斜井钻井需要考虑到磁偏角的影响，并涉及到工程设计要点、下部钻具组合性能评价、钻头选型、钻井参数及钻井液体系的优选等问题[4]。为了更好地了解磁偏角对斜井的影响[5]，开展了磁偏角对斜井校正处理过程中的影响研究[6]。

1 磁偏角的定义

磁偏角是指磁针静止时所指的北方与真正北方的夹角。磁针指北极N向东偏则磁偏角为正，向西偏则磁偏角为负[7]。

大庆油田公司第X采油厂各油田(区块)的磁偏角的变化范围为：-10.69°(新站大424区块)～-11.11°(齐家北古702区块)，平均-10.89°，均为向西偏，各油田(区块)磁偏角情况如表1所示[8]。

表1 各油田(区块)磁偏角情况Table 1 Statistics of magnetic declination in various oilfields(blocks)

2 理论推导

2.1 不考虑磁偏角的情形

对于每一口斜井而言，沿井身结构的井斜段(dl)，其水平偏移(ds1)及其水平偏移进一步分解的东西偏移(dx1)和南北偏移(dy1)可以分别表示如下：

ds1=dlsinβ

dx1=dlsinβsinα

dy1=dlsinβcosα

式中：dl为井斜段长度，通常情况下为0.05 m；α为井斜段方位角；β为井斜段井斜角；ds1为井斜段水平偏移；dx1为井斜段东西偏移；dy1为井斜段南北偏移。

2.2 考虑磁偏角的情形

对于每一口斜井而言，沿井身结构的井斜段(dl)，其水平偏移(ds2)及其进一步分解的东西偏移(dx2)和南北偏移(dy2)可以分别表示如下[9-11]：

ds2=dlsinβ

dx2=dlsinβsin (α-δ)

dy2=dlsinβcos (α-δ)

式中：dl为井斜段长度，通常情况下为0.05 m；α为井斜段方位角；β为井斜段井斜角；δ为磁偏角；ds2为井斜段水平偏移；dx2为井斜段东西偏移；dy2为井斜段南北偏移。

2.3 整个井身的井斜段水平偏移差(2种算法比较)

由于磁偏角的存在，导致以上2种情形计算的结果不同，两者东西偏移差(Δx)和南北偏移差(Δy)、水平偏移差(Δs)分别可以表示为：

Δx=dx2-dx1=dlsinβsin (α-δ)-

dlsinβsinα=dlsinβ[sin (α-δ)-sinα]

Δy=dy2-dy1=dlsinβcos (α-δ)-

dlsinβcosα=dlsinβ[cos (α-δ)-cosα]

(Δs)2=(Δx)2+(Δy)2=(dl)2(sinβ)2×

{[sin (α-δ)-sinα]2+[cos (α-δ)-

cosα]2}=(dl)2(sinβ)2[sin2(α-δ)-

2sinαsin (α-δ)+sin2α+cos2(α-δ)-

2cosαcos (α-δ)+cos2α] =(dl)2(sinβ)2×

[2-2sinαsin (α-δ)-2cosαcos (α-δ)] =

(dl)2(sinβ)2{2-2cos [α-(α-δ)] }=

(dl)2(sinβ)2[2-2cosδ] =2(dl)2(sinβ)2×

(1-cosδ)=4(dl)2(sinβ)2sin2(δ/2)

即Δs=2(dl)(sinβ)sin (δ/2)

则S=∑ds=∑2(dl)(sinβ)sin (δ/2)=0.1×sin (δ/2)∑sinβ

式中：Δx为在2次校正中井斜段东西偏移差；Δy为在2次校正中井斜段南北偏移差；Δs为在2次校正中井斜段水平偏移差；S为整个井身的井斜段水平偏移差。

通过比较不考虑磁偏角与考虑磁偏角这2种情形，两者的水平偏移差除了与井斜角有关外，还与该地区的磁偏角大小有关。具体地讲，与井斜段的井斜角的正弦值呈正比关系，其比例系数为0.1×sin(δ/2)。

在平均磁偏角为10.89°的情形下，当井斜角=3°(一般将井斜角小于3°视为直井)时，对于一口2 000 m井深的斜井来说，整个井身的井斜水平偏移差仅为19.86 m；当井斜角=10°时，整个井身的井斜水平偏移差为65.91 m；当井斜角=20°时，整个井身的井斜水平偏移差为129.82 m。随着井斜角的增大，整个井身的井斜水平偏移差将会明显增大。

3 实际应用

茂15-1示范区有102口斜井，除2口井(茂15-27-斜4、茂15-32-斜3)测斜点有异常外，根据其余100口斜井资料，分别利用不考虑磁偏角和考虑磁偏角2种算法进行斜井校正处理，结果如表2所示。

表2 2种算法偏移差对比情况Table 2 Comparison of deviation values through two algorithms

续表2序号井号目的层横坐标目的层纵坐标未考虑磁偏角考虑磁偏角横坐标纵坐标偏移差横坐标纵坐标偏移差67M15-28-S321614755505055421614739.135050572.224.1521614736.685050539.9123.1168M15-28-S421615300.65050522.121615295.45050447.1175.1721615306.455050518.077.169M15-29-S121613820.85050040.721613862.815050058.245.5121613818.485050043.273.4670M15-29-S221614882.45050020.321614875.145050053.5334.0121614882.235050021.170.8971M15-29-S321615475505010121615495.165050023.8979.721615496.785050102.8821.8672M15-2-S121612947.15057573.321612954.355057549.9424.4621612924.195057619.6151.6773M15-30-S121613841504977821613828.245049787.816.0921613835.215049769.929.9474M15-30-S221614230.75049780.221614228.425049720.0760.1721614241.715049775.2912.0675M15-30-S321615474.45049805.621615409.645049702.15122.0521615472.645049772.1733.4876M15-31-S121614027504932521613936.215049299.6194.2721614032.415049309.0616.8377M15-31-S221614672.95049325.921614681.335049385.0959.7921614664.595049328.548.7278M15-31-S321615299.15049331.621615307.835049276.0456.2421615301.095049335.414.379M15-32-S221614693.15049035.121614647.35049085.0667.7821614686.615049028.689.1380M15-3-S121611660505716121611733.675057185.3877.621611651.285057162.778.981M15-3-S221612307.125057219.7321612313.875057227.810.5221612353.315057183.8258.5182M15-3-S321612931.175057193.6121612890.115057175.2744.9721612928.135057239.4745.9683M15-3-S421613557.55057153.421613620.835057151.8663.3521613544.815057156.3313.0284M15-4-S121610474.55056931.621610515.215057035.7111.7821610464.615056947.9819.1385M15-5-S121610550.85056665.821610531.765056727.764.7621610535.555056648.6822.9386M15-5-S221611110.35056782.321611125.095056764.9122.8321611112.915056795.5313.4887M15-5-S321611719505669221611705.925056722.7133.3821611710.525056704.1814.8488M15-5-S421612275505670121612290.745056617.7684.7221612303.295056706.5228.8289M15-6-S121610669.25056319.821610710.215056325.1441.3621610669.015056322.863.0790M15-6-S221611870.85056279.521611921.795056290.0152.0621611863.885056286.9810.1991M15-6-S321612234505630421612286.855056344.8266.7821612223.725056308.0911.0692M15-7-S221611902.35056141.121611933.375056154.6133.8821611899.165056155.8215.0593M15-7-S321612230505607621612236.445056108.6133.2421612216.815056066.5116.2594M15-7-S421612827505601821612826.365055951.8966.1121612828.25056022.54.6695M15-7-S521613266.185055949.7721613298.955055973.4840.4521613267.475055916.133.6996M15-7-S621613848.795055741.2921613810.965055697.4857.8821613820.745055740.2428.0797M15-8-S121610720.35055905.521610686.585055896.5434.8921610725.175055899.937.498M15-8-S221611306.75055927.621611244.55055923.4262.3421611289.425055910.7424.1499M15-8-S321611929.75055894.721611917.665055897.5812.3821611930.145055900.395.71100M15-9-S121610739.55055662.221610661.835055651.7178.3821610746.595055653.4911.23平均 51.74 11.26

由表2中可以看出，当不考虑磁偏角时，M15-30-S3井偏移差最大为122.05 m，而当考虑磁偏角时，该井偏移差为33.48 m，后者仅为前者的27.4%。当不考虑磁偏角时，M15-12-S3井偏移差最小为6.34 m；而当考虑磁偏角时，该井偏移差为1.73 m，后者仅为前者的27.3%。

整体上看，当不考虑磁偏角时，偏移差范围为6.34～122.05 m，平均偏移差为51.74 m；而考虑磁偏角时，偏移差范围为0.89～58.51 m，平均偏移差为11.26 m，后者仅为前者的21.8%，说明通过磁偏角校正处理，可以大大地提高计算坐标的准确度，满足油田开发生产的需要。

4 测井质量对斜井井位的影响

影响测井质量的因素主要包括测井仪器、测井环境、测井时间及测井干扰因素等，如M15-27-斜4、M15-32-斜3在一些深度处，方位角发生突变，从而导致了斜井井位计算不准确，如图1、图2所示。建议加强测井曲线质量的检查验收工作。

图1 茂15-27-斜4井方位角随深度变化情况Fig.1 Change of azimuth angle with the depth for M15-27-S4

图2 茂15-32-斜3井方位角随深度变化情况Fig.2 Change of azimuth angle with the depth for M15-32-S3

5 结论及建议

(1)在不考虑磁偏角和考虑磁偏角这2种情形下，2种算法计算出的井斜段水平偏移差与该井斜段井斜角的正弦值呈正比关系，其比例系数为0.1×sin(δ/2)。

(2)统计该区100口斜井资料，考虑磁偏角计算所得的井斜段水平偏移都比不考虑磁偏角时计算所得要小。