本书将定向钻井中的若干科学与工程问题凝练为一系列几何学命题，构建了井眼轨道表征、井眼轨道定位、井眼轨道设计、实钻轨迹监测和随钻轨迹控制等5个研究主题，应用微分几何、曲线论等理论建立了油气井工程的成套技术方法。本书汇集了作者多年来的创新性研究成果，其中部分内容系首次发表。
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目录
第二版序
第一版序
第二版前言
第一版前言
第一章 井眼轨道表征 1
第一节 井眼轨道表述 1
一、井眼轨道图示法 1
二、井眼轨道表征参数 5
第二节 井眼轨道基本方程 12
一、微分积分方程 12
二、基本向量方程 13
三、弯曲扭转方程 14
四、挠曲特性方程 16
五、近似坐标方程 18
第三节 二维井眼轨道模型 23
一、二维直线模型 23
二、圆弧线模型 24
三、悬链线模型 25
四、抛物线模型 29
第四节 三维井眼轨道模型 32
一、三维直线模型 32
二、空间圆弧模型 33
三、圆柱螺线模型 37
四、自然曲线模型 40
五、恒主法线模型 42
六、三维悬链线模型 44
七、三维抛物线模型 45
第五节 井眼轨道特征及通用模型 47
一、特征参数及求取方法 47
二、模型及参数间的关系 49
三、井眼轨道通用模型 51
参考文献 54
第二章 井眼轨道定位 57
第一节 地球椭球及几何参数 57
一、地球椭球的几何形状 57
二、大地测量坐标系统 59
三、椭球面上的曲率半径 64
四、椭球面上的弧长 69
第二节 地图投影及投影变换 71
一、地图投影方法 71
二、高斯-克吕格投影 72
三、通用横轴墨卡托投影 79
第三节 井眼轨道定位方法 82
一、井眼轨道坐标系统 82
二、子午线收敛角和磁偏角 89
三、传统定位方法 97
四、精准定位方法 99
第四节 井眼轨迹不确定性 101
一、测斜仪工作原理 102
二、井眼轨迹误差模型 107
三、井眼轨迹误差椭球 111
附录一 国际地磁参考场的高斯球谐系数 125
附录二 井眼轨迹的误差源及权函数 130
参考文献 136
第三章 井眼轨道设计 138
第一节 设计原则及步骤 138
一、设计原则 138
二、设计步骤及要求 139
第二节 定向井及水平井轨道设计 141
一、传统设计方法 141
二、通用交互式设计方法 144
第三节 大位移井轨道设计 156
一、悬链线剖面设计 156
二、抛物线剖面设计 159
第四节 绕障井轨道设计 160
一、三维绕障井轨道设计 160
二、侧钻绕障井轨道设计 164
三、二维绕障井轨道设计 169
第五节 方位漂移轨道设计 176
一、方位漂移特性表征 176
二、直井漂移轨道设计 177
三、定向井漂移轨道设计 179
四、水平井漂移轨道设计 181
五、大位移井漂移轨道设计 182
第六节 井下管柱摩阻分析 183
一、井下管柱的稳态力学模型 183
二、主要影响因素及确定方法 187
三、稳态力学模型的解算方法 191
四、简化的管柱摩阻扭矩模型 192
五、摩阻系数反演 194
参考文献 195
第四章 实钻轨迹监测 197
第一节 实钻轨迹测斜计算 197
一、测斜计算方法 197
二、计算方法优选 211
第二节 实钻轨迹偏差分析 212
一、法面扫描法 212
二、柱面投影法 214
三、靶心距 218
第三节 邻井防碰分析 221
一、邻井定位方法 221
二、邻井距离表征 223
三、邻井距离通用算法 229
四、邻井距离解析算法 232
五、邻井防碰评价 236
参考文献 239
第五章 随钻轨迹控制 241
第一节 空间圆弧轨迹演化规律 241
一、井斜角和方位角方程 242
二、空间坐标方程 244
三、主法线角方程 245
四、空间斜平面姿态 247
五、井斜角极值 248
六、井斜演化规律 250
七、井眼轨迹控制模式 250
第二节 井眼方向控制 251
一、一般控制方案 251
二、特殊控制方案 255
第三节 井眼位置控制 259
一、目标点位置 259
二、单井段控制方案 260
三、多井段控制方案 262
第四节 软着陆轨迹控制 265
一、一般软着陆控制方案 265
二、连续导向控制方案 266
第五节 导向钻具几何造斜率 269
一、三点定圆原理 269
二、几何造斜率预测 270
三、导向钻具结构尺寸设计 274
第六节 地层–钻具–轨迹系统 276
一、系统构成及特性表征 276
二、系统内相互作用及约束关系 279
三、井眼轨迹预测 281
四、井眼轨迹控制 281
五、地层自然造斜特性反演 282
参考文献 283
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