定向及水平侧钻工艺
定向井(水平井)钻井技术概述
测量方式
氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。
多种引进的有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统
发展了无线随钻测斜系统,引进了带地质参数的MWＤ系统
定向井钻井水平
简单的单口定向井、水平井位移小，精度低
钻成大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
钻成位移过万米的大位移井
径向水平井可在0．3米之内完成增斜过程
我国定向井钻井技术发展情况
(表二)
年代
内容
60年代
80年代
90年代
剖面设计及轨
迹计算方法
设计采用查表法、图解法等精度不高的方法
发展了曲率半径法，最小曲率半径法等多种更为精确的轨迹计算和设计方法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描的计算机软件包。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米;
水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的ＲｙtｃhＦａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。
定向钻施工
1，水平定向钻穿越施工过程如下：使用水平定向钻施工管道穿越一般分为两个阶段：第一阶段是尽可能准确按照设计曲线钻先导孔时，由导向孔的导向孔上的第二阶段中所完成的工作是一个导向孔，扩孔，产品管道（通常PE管，电缆，套管，油管）沿通过扩管。
1.1钻导向孔：跨越的地质条件，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达启动泥浆泵安排，埋钻，钻头钻机推力旋转（或使用泥浆马达驱动钻头旋转）切削地层，不断前进，推动钻杆钻测量，而钻的钻头，钻孔方向调整，以满足设计要求的实际位置，所以，，以确保完成的先导孔曲线，直到当在预定的位置，完成的先导孔钻井钻头出土。
请参阅图1：钻一个导向孔。
钻机安装在侧钻地下出土点的曲线，作为预扩孔，回拖管道沿线精心设计的，埋埋点引导线。
1.2预扩孔和产品管道回调：在正常情况下，当使用小型钻机，需要使用大直径大于200毫米和铰链钻机，当该产品的管的直径是大于Dn350mm预扩孔预埋头孔的直径和的时间量，这取决于在特定的模型和钻机地质条件。
回调的产品线的第一铰刀和管道的连接，然后开始回调操作，钻机转盘带动钻杆旋转铰孔拖动的产品线回调过程中不旋转，满是泥扩孔，因此该产品扩大孔，管道周围的泥浆润滑孔壁之间处于暂停状态，因此，减少管道防腐层的回调性和保护性，一些预扩孔，并最终进入管直径大于200mm直径孔钻机，以便它不会损坏的防腐蚀层。
参见图二：预扩孔和原理图：回调？线。
钻导向孔阶段，钻出的孔往往是小于直径的回调管道口径钻杆直径回落1.3？1.5倍，需要，铰刀出土点开始一点需要埋孔直径扩大试点。
地下洞穴后，预扩孔实现的预告片，钻头，铰刀回调活节的要求，安装管道依次连接出土点，而扩孔侧埋地管道的回调点为止。
水平定向钻施工的特点：2.1定向钻穿越施工中不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，商店，医院也不会影响正常生活学校的居民和工作秩序，解决了传统开挖施工的生活的居民的干扰，破坏和不良影响的基础上，交通运输，环境，周围的建筑。
侧钻工艺
注：1.下套管前检查全套工具，（所下套管应该小于原套管内径68mm）钻杆胶塞配套使用，正确连接套管串避免重复下套，下套管 平稳操作限速，且井内管柱不可转动，防止倒扣； 2.保证整个管柱的密封性，涂丝扣油有必要的缠塑料布，套管与 钻杆须用通管规通过，保证空心胶塞、钻杆胶塞能顺利通过； 3.下完套管，连接循环修井液，准确记录套管悬重； 4.投塞碰压，一般泵压上升5MPa左右，碰压之后再上升6MPa确 保钻杆胶塞与空心胶塞锁在一起； 5.准确计算出环空容积，按理论值的1.2-1.5倍确定灰浆量，密度 保持在1.85以上； 6.候凝过后，通井钻掉悬挂器口的残留水泥塞并通至阻流环，在 更换钻具将悬挂器口的水泥台阶修成喇叭口，便于工具下入。
4、固井作业
1.根据设计得出所下套管长度正确连接套管串，套管鞋+阻流环+套管 +空心胶塞+悬挂器（倒扣接头）连接钻杆； 2.循环洗井至出口返液，倒扣先旋转几圈检查扭矩是否正常，再继续 旋转20圈左右脱扣，上提1米判断是否倒开； 3.打入前置液将井内泥浆与灰浆隔离，注入计算好的所需灰浆，投入 胶塞打顶替将胶塞推送至阻流环，将灰浆推到环空部分，碰压完成固井 4.上提悬挂器中心管离开悬挂器口一定距离循环洗井，将多余灰浆洗 出，起钻。
侧 钻 工 艺
大修四队 2011年5月
主 要 内 容
第一部分 侧钻完井工艺流程
侧钻工艺的原理及用途 侧钻工具的使用 施工步骤及注意事项 裸眼钻进井眼控制
第二部分 泥浆工艺
泥浆的功用及计量仪器 泥浆性能及调配
第三部分 设备运转
第一部分 侧钻完井工艺流程
一、侧钻工艺的原理
所谓的侧钻工艺技术就是侧向钻进，在油水井的某一特定深度固定一个导斜 器，利用导斜器上斜面造斜，起到引斜作用，用铣锥在套管的侧面开一个窗口，从 窗口钻出新井眼，然后下尾管固井的一整套技术。实际上侧钻有裸眼侧钻和套管内 侧钻两种，还有，侧钻出一个井眼是一般侧钻井，钻出两个以上井眼的叫分支井。 现在我们接触到的只是套管内一般侧钻井。 套管开窗用途
水平井侧钻水平井技术
水平井侧钻水平井技术
长城工程技术研究院 2011.6
长城钻探公司辽河工程技术研究院
中国石油
提
纲
一 水平井钻井技术
二 侧钻水平井技术
长城钻探公司辽河工程技术研究院
中国石油
一、水平井钻井技术
长城钻探公司辽河工程技术研究院
1.1 概述
中国石油
定向井/水平井/大斜度井就钻井工艺而言属同一范畴，即都是从一定的
长城钻探公司辽河工程技术研究院
中国石油
Ⅱ 井下动力钻具
具代表意义的井下动力钻具的发展是井下动力马达。
近5年来，井下动力马达的发展取得了长足的进步，其主要 进步包括：大功率的串联马达及加长马达，转弯灵活的铰 接式马达，以及用于地质导向钻井的仪表化马达。 其它进步方面包括：为满足所有导向钻具和中曲率半 径造斜钻具的要求，用可调角度的马达弯外壳取代了原来 的固定弯外壳；为使马达获得更大弯曲度，在可调角度的 弯外壳和定子之间使用了被-铜柔性衬里；为了获得更好的 不定向测量，用非磁性马达取代了磁性马达。
能独立制造不同规格、
级数的单弯和双弯马达 (100-200小时到200小时
长城钻探公司辽河工程技术研究院
Ⅲ 导向钻井及轨迹实时控制
中国石油
水平井钻井工具最重要发展趋势之一就是水平井
钻井进入旋转导向钻井方式。井下钻井马达为水平井
钻井提供了基本能力，可转向井下钻井马达应用提高 了井眼轨迹控制能力，减少了起下钻次数。 旋转导向钻井系统分两类：一是使用自动定向机 构系统，另一类是靠人工进行定向的系统。两类都靠
• 区块剩余油分布规律研究与井位优化部署
• • • • • • • • •
井眼轨迹优化设计与完井方式优选技术 钻具组合优选与井下动力钻具合理应用技术 井眼轨迹控制与三维绕障防碰技术 随钻测量与数据实时处理技术 现场地质跟踪导向与待钻井眼轨迹预测技术 防卡、防漏、保护油层的钻完井液技术 热采稠油和高凝油藏筛管完井技术 水平段固井或上部套管固井下筛管完井技术 安全钻进技术
定向井钻井技术
3．垂直投影图 垂直剖面：井眼轨道设计方位线所在的铅垂面 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、 纵坐标（垂深）
表达的参数：垂深D、视平移V 。
第三节
直井井斜及原因
一、井斜的危害
1、在地质勘探方面：造成地质资料失真；打乱 合理的地下井网和开发方案。 2 、在钻井施工方面：恶化钻柱工作条件；易造 成井壁坍塌和卡钻；易造成固井下套管困难和 注水泥窜槽；纠斜侧钻增加成本。 3 、在开发采油方面：影响分层开采；影响修井 工作；影响采收率（死油区）。
2 H 2 A 4
2 2 2 K ( ) ( ) sin c L L
αc
( ) ( ) sin c
2 2 2
c
1 2
2
第二套公式 （平面曲线）
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
优 点 （1）容易想象轨迹形状 （2）能真实反映井身参数 （3）作图简便
Lp
D
１．水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点、Ｎ坐标轴、Ｅ坐标轴。 表达的参数：Ｎ坐标值、Ｅ坐标值、水平位移S、 水平长度Lp、闭合距、井斜方位角φ、 平移方位角θ、闭合方位角。 2．垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、水平长度Lp、井深Dm、井斜角α 。
•为什么要钻大位移井？
用于开发浅海滩涂油田
我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油气藏
对于沿岸极浅海域，钻大位移井可以实现海油陆采、
节省建平台或人工岛的投资。
•什么是分支井？
1）多底井
一个主井眼中钻出两个以上的井眼
水平定向钻井轨迹设计
2. 以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。
因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。
定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。
但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条，其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要，因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层，特别是韩城地区，构造复杂，经过大范围地层沉降，上覆地层压力较大，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才有可能采用近平衡压力钻进储层。
侧钻水平井工艺技术
安装方式等因素的影响，以确保套管的强度和密封性。
射孔和测试是完井技术的关键环节，它们需要考虑到地层条件、油气性 质和开采要求等因素的影响，以确保油气开采的效率和安全性。
04 侧钻水平井的优缺点
井眼轨迹控制技术需要利用定向钻井技 术和随钻测量技术，实时监测井眼的轨 迹，并根据监测结果调整钻头的钻进方 向和角度，以确保井眼轨迹的准确性和
稳定性。
井眼轨迹控制技术还需要考虑到地质条 件、钻井液性能和钻具组合等因素的影 响，以制定出更加合理的钻进方案和措
施。
钻井液技术
钻井液是侧钻水平井工艺中不可或缺的组成部分，它涉及到钻头的冷却、润滑、携带岩屑和 稳定井壁等方面。
应用拓展
非常规油气资源开发
01
侧钻水平井技术在非常规油气资源开发中具有较大潜力，未来
可应用于页岩气、煤层气等非常规油气资源的开采。
老油田挖潜与增产
02
利用侧钻水平井技术对老油田进行挖潜和增产改造，提高老油
田采收率和经济效益。
多分支井与水平对接井技术
03
研究多分支井和水平对接井技术，实现多目标开发，提高油气
可能影响原有井眼
侧钻水平井技术需要高超的钻井技术 和经验，操作难度较大。
在已存在的井眼上进行侧钻，可能会 对原有井眼造成影响，如井眼坍塌、 堵塞等。
可能遇到复杂地质条件
在侧钻水平井施工过程中，可能会遇 到复杂的地质条件，如岩层不稳定、 地下水活跃等，给施工带来困难。
05 侧钻水平井的未来发展
技术创新
田的开发效率。
环境影响与可持续发展
修井工程11-侧钻技术
裸眼钻井
侧钻裸眼钻进与普通钻进基本相 同。但侧钻裸眼钻进时井斜较大， 钻具在窗口附近有一个侧向力，使 钻具紧靠井壁与窗口，并与窗口、 斜向器、套管总是处于磨擦中。泥 浆循环通道在窗口处小，钻具与井 眼间隙很小，钻杆断后不容易打捞 等不利因素，因此在施工中应特别 注意。
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
分支井侧钻：在同一个套管里多处开窗侧钻，或
在一出开窗多方向侧钻。
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
11.1 概述
侧 钻 种 类
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
11.1 概述
侧 随着油田开发时间的推移，油水井的井况不断发生恶
钻
化，套管内侧钻逐渐成为大修工艺的重要内容。利用侧 钻工艺技术主要解决以下几方面的问题:
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
11.3 侧钻施工步骤
套管开窗
套管开窗三阶段： 1）铣锥与套管接触段
10kN,40r/min~20kN,70r/min
2）铣锥中部直径圆磨出套管段
10kN,60~80r/min
3）铣锥底部最大直径段全部铣 出套管
3kN,80~120r/min
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
第十一章 侧钻技术 (Sidetracking)
11.2 侧钻工具
开窗铣锥
铣锥是磨铣套管开窗的工具，本体 由优质钢锻制加工而成。主要工作 面是侧面的硬质合金刀刃。侧钻常 用的铣锥有单式铣锥和复式铣锥二 种。对铣锥的基本要求是开窗快， 耐磨性好，几何形态利于切削，切 削的负荷小，不易卡钻，便于排 屑。铣锥的最大直径尽量与裸眼钻 头直径相同，以便在开窗后不再需 要扩眼。
随钻测井技术(定向井和水平井简介)
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的 JF128 井，井深达到 7000 米，垂深位移比最大的大位移井 是胜利定向井公司完成的郭斜 x 井，水平位移最大的大位 移井是大港定向井公司完成的 xx 井，水平位移达到2666 米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河 50丛式井组， 该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向 井42口。
水平井钻井技术是近二十年来发展最快，推广应用最广的一项钻井
技术，到目前为止已在世界上不同类型油气藏中得到广泛的应用。
目前美国和加拿大等国平均每年钻水平井 2000 多口，占钻井总数的 10%以上，成本是直井的1.2～2倍，产量是直井的3～8倍。 到 2005年底全球已完钻水平井超过 30000口，遍布美国、加拿大、 前苏联等70余个国家
水平井、大位移井、多分支井、鱼骨井技术由于进一步提高了油藏暴 露面积，有利于提高采收率、降低吨油开采成本而得到推广应用。 国外在多分支井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有效进尺（ MRC ） 的概念，即利用钻井手段提高储层段的进尺，大幅度提高单井产量。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念 定向井是按照预先设 计的井斜角、方位角和井 眼轴线形状进行钻进的井。 定向井相对与直井而言它 具有井斜、方位角度而直 井是井斜角为零的井，虽 然实际所钻的直井它都有 一定斜度但它仍然是直井。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转 钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出 来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非 是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。 最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895 年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实 例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
定向钻井技术
目录第一篇钻井工程引言……………………………………………………………( )第一章定向钻井技术……..…………..……………………( )第一节定向钻井的发展过程……………………..……( )第二节定向钻井的基本概念……………………………… ( )第三节单点测斜…………………………………………….( )第四节有线随钻…………………………………………… ( )第五节无线随钻MWD……………………………………..( )第二章井下动力钻具………………………………………. ( ) 第一节井下动力钻具的发展..........................................( ) 第二节井下动力钻具的分类…………………..............( ) 第三节螺杆钻具………………………………………...( ) 第四节井下动力钻具的维修与管理…………………...( ) 第五节导向钻井系统………………………………….. ( )第三章定向井施工工具…………………………………….. ( ) 第四章定向施工中钻具组合的使用………………………..( )第二篇钻井泥浆第一章钻井泥浆的发展过程……………………………… ( ) 第二章钻井泥浆的功用及性能…………………………….( ) 第三章钻井泥浆的现场维护调整………………………….( ) 第四章钻井中发生井漏井塌井喷的预防处理………….( )第三篇钻井地质第一章地质知识在定向施工中的应用…………………….( )第五篇定向工程的管理细则(行标)第一篇钻井工程王钰民纪烈斌刘铸引言定向钻井已经发展了几十年，所使用的工具和设备在不断的更新变化，相关技术也在不断的提高；设备由单点测斜到有线随钻、MWD 、再到旋转导向，抛面有两维到三维；大位移井、水平井、分支井。
但目前为止陕北地区仍在使用各油田早已淘汰的单点测斜技术进行定向施工，因陕北地区目的层较浅，故仍有其市场和生存空间。
水平定向钻机操作
第一节水平定向钻机操作
【1】非开挖水平顶钻机的工作原理和施工程序
1、钻头、钻杆钻进
固定设备后，按照设定的角度，在动力头的作用下，钻头带动钻杆旋转前进，并在导向仪的控制下，按照施工要求的深度和长度进行钻进，穿过地面障碍物后，穿出地面。
在钻进的过程中，为防止钻杆被土层夹紧、抱死，需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆，同时也起到固化通道，防止管道塌陷的作用。
钻杆钻进示意图
2、回扩头回扩
在钻头带着钻杆穿出地面后，卸掉钻头，将回扩头于钻杆安装固定，动力头回拖，钻杆带着回扩头反向回拖，扩大管道直径尺寸。
回扩示意图
3、管道回拖
在回扩头回拖的同时，将管道固定在回扩头后，动力头拖动钻杆,带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动，直至将管道拖出地面，完成管道铺设施工。
管线回拖示意图。
《井下作业》第八章侧钻工艺技术
图
双挂钩堵塞杆总成
螺 母； 垫 子； 小胶 塞；
挂钩轴； 弹簧；
钩子； 销子
图
正反扣接头总成
上 接头； 下 接头； 活塞主体；
销 钉； 大 胶塞； 下 托盘 ；
下 筒； 隔环
活塞主体装在下接头腔内，外圆柱面上有一环形槽，剪断销钉拧入槽内，中间装
大胶塞、下拖盘。下部是细牙外螺纹，旋上隔环，可推动下拖盘调换大胶塞外径。
有一个稳固的窗口。
对出砂井和严重窜漏井，侧钻长度与倾角均应加大。在开窗位置选定后。为保证
侧钻效果，水平位移必须大于出砂与窜漏的径向范围。
侧钻裸眼井段钻遇有潜力的油层不少于 层，潜力层的综合含水小于
侧钻井的裸眼井段钻遇的水层和高含水层尽可能地少。
在上述原则确定的基础上，进行严格的通井、试压、分析井史与电测资料，发现
短节等零件组成，如图
所示。
212
图
封隔器总成
丢 手 接 头； 中 心 管； 缸管；
定 位 键； 活 塞；
销 钉；
锁 定 套； 上 卡 瓦； 上锥体；
胶 筒 ： 下 锥 体； 下卡瓦
图
造斜器总成
领眼铣鞋；
导斜板； 焊 口 ；
斜口接头； 键槽
图
丢手侧向总成
定向接头； 定 向键；
丢 手 接 头；
形 圈；
孔形成密封。
正反扣接头总成由上接头、下接头、活塞主体、剪钉、销钉、大胶塞、下托盘、下筒、
隔环等件组成，如图
所示。
上接头上部钻杆外扣与钻具连接，下部左旋方牙螺纹与下接头连接，中间水眼与
钻具水眼同径。
下接头是一筒形零件，下部螺纹与尾管（衬管）连接。中间筒有螺纹孔，拧上剪
断销钉，内孔与尾管（对管）同径。
侧钻工艺
锻铣时的注意事项
锻铣时要配置高粘度高切力的钻井液，保 证钻井液有足够的悬浮和携带能力；锻铣 操作要平稳，送钻要均匀，每锻铣0.5-1米 时 要 停 止 锻 铣 ， 循 环 25-30min 钻 井 液 ， 然 后停泵让锻铣工具进入套管1-2米，以检查 刀臂是否被卡；每次下入新刀片时，应在 前次锻铣井段划眼；锻铣过程中，要收集 铁屑，分析返出量与锻铣套管长度是否相 符，若返出量少要停止锻铣，循环一周， 必要时提高钻井液粘度及切力。
其中钻进到井深1220米处单点测斜,井斜12°,方位18， 发现轨迹有漂移，故进行了地面扭方位作业,使井斜和方位调 整到设计值,直到最后钻至油层中部1346m处,闭合位移42.14m, 闭合方位21°33ˊ,达到设计要求。
现场实施D139.7mm套管开窗侧钻实例
扩眼施工
在裸眼钻进过程中，考虑到因地层因素导 致有井眼缩径现象，和有意识地想加大井眼 尺寸，为完井能顺利下尾管及保正固井质量， 用D116mm偏心扩眼钻头对井段1152-1388m进 行了扩眼施工作业。
锻铣完成后的工作
定向前要充分大排量洗井，清除残余 铁屑，如果定向时发现锻铣井段粘有 大量铁屑或留有薄层套管，应再次下 锻铣工具进行划眼，以免对测量仪器 产生磁干扰。注水泥塞要求管柱下到 锻铣段下部50米，水泥塞应有足够的 强度和韧性，一般在固井水泥中加纤 维。水泥凝固后即可进行定向侧钻。
磨铣开窗工具
D118mm侧钻钻头+D95mm×1°30ˊ单弯螺杆+D88.9无 磁钻铤+D88.9钻铤+D73.02mm钻杆。
在1152—1210米井段
钻压5—25KN 钻
进
转速60-80 r/min
参
排量8.3 l/s
2-定向井水平井概述
O Da
αa
S O1
b Dt αb c
d O2 St D
图C.2 五段制轨道
αt
t f
二定向井设计
最大井斜角amax • HO＝H-HZ-△HXZ+R2sinａ， • S0=S-△SXZ+R2 （ 1-cos ａ ， ） • R1=180/K1π • R2=180/K2π R0=R1+R2 • △SXZ=△HXZ×tgａ， amax=2arctg(H0√H20+S202R0S0 )/(2R0-S0)
O Da
αa
S O1
• •
b αb c
•
• • • • •
d O2 St D
图C.2 五段制轨道
αt
t f
二定向井设计
• 4） 井深剖面的设计方法： 有图版法、作图法、解析 法三种。 • （1） 解析法设计步骤 • A、 根据剖面设计原则选 择井身剖面； • B、 选择造斜点； • C、 计算最大井斜角amax
专业名词
大地坐标（网格坐标） ： • 示意图 是地理坐标经过地图投 影换算而得出的坐标 X Y 系统。X对映北向，Y 对映东向。我国目前 主要用高斯—克吕格 投影。
6°
• 子午线收敛角：子午 子午线收敛角： 线的切线方向与网格 北的夹角。用a表示。 计算方法: a=∆λsinΨ ∆λ是计算点与中央子午 线之间经度差。 Ψ是计算点所在的纬度。 重力线收敛角： 重力线收敛角：
•什么是定向井？
定向井垂直投影图
定向井是使井筒沿特定方向 钻达地下预定目标的油气井
造斜点
稳斜井段
垂 深
α-井斜角
实钻轨迹
α
设计轨道
靶区
水平位移
定向井工艺
定向井工艺一、定向井基本知识：（一）、定向井的应用：定向井的应用归纳起来有以下几个方面：1、地面限制油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装遇到障碍时，通常在它们附近打定向井。
油田埋藏在良田、草场等地下，为少占地常在一个井场打多口定向井。
在海洋、湖泊、盐田、河流等水域上勘探开发油气田，往往建立海上平台、人工岛或从岸边打定向井或丛式井。
2、地下限制若直井难以穿过的复杂层、盐丘、断层等常采用定向井来实现钻井目的。
3、钻井技术需要遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向钻井技术。
遇陡构造，在定向井建井周期或钻井成本优于直井时，也采用定向井。
4、经济勘探开发油气藏的需要原井钻探落空，或钻遇油水边界、气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。
遇多层系或断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。
对于裂缝性油气藏可打定向井（水平井）穿遇更多裂缝，采用定向井可最大限度的穿越油气藏。
并且，采用水平井可大幅度的提高单井产量和采收率。
此外，因气候限制，如寒冷或沙漠地区，亦可利用丛式井开采油气，以利于集输的保温和油井的管理。
(二)、定向井的分类：●按段制分：常规定向井可分为二、三、四、五段，两段制是指在一口定向井中仅含有直井段、增斜井段的定向井。
三段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组成的定向井。
四段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、稳斜井段、降斜井段四个井段组成的定向井。
五段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、稳斜井段、降斜井段、稳斜井段五个井段组成的定向井。
定向井的剖面均由直、增、稳、降中的某几项来组合。
●按设计井眼轴线形状分：1、两维定向井：是指井眼轴线形状只在某个铅垂平面上变化的定向井，它们的井斜角是变化的，而方位角是不变的。
2、三维定向井：是指井眼轴线超出某一铅垂平面而在三维空间中变化的定向井。
三维定向井既有井斜变化，又有方位角的变化。
三维定向井又可分为三维纠偏井和三维绕障井。
定向侧钻 技术汇总
裸工艺技术字体大小：大- 中- 小shke2004发表于11-01-1119:51 阅读(85) 评论(0)分类：定向井一．侧钻点的选择侧钻点的选择应遵循以下几点原则：1．应选在岩性比较稳定的可钻性较好的地层，尽量避开极硬、岩石研磨性强的地层。
2．应根据设计井深( 垂直井深) 、水平位移设计适当的井身剖面，使侧钻后的井段最短。
3．在定向井斜井段中或在直井内硬地层中,可选在原井眼的井斜或方位变化率比较大的位置侧钻。
4．大斜度井段侧钻，应尽量变方位稳斜或降斜侧钻。
二．作业准备1．工具钻柱准备(1) 侧钻工具仪器准备侧钻工具包括井底动力钻具、无磁钻铤或无磁承压钻杆、定向接头、弯接头、稳定器。
定向仪器包括电子多点测斜仪、无线随钻测斜仪、有线随钻测斜仪。
(2) 钻柱准备钻柱包括钻铤、钻杆、随钻震击器等。
钻杆、钻铤的规格、数量符合设计要求。
2．井筒准备(1)注水泥塞按SY/T 5587.14—93 设计施工。
(2) 水泥塞质量要求◆候凝72h，φ215.9㎜以上结构的井眼静压80～100KN, 水泥塞下沉不超过5cm。
◆候凝72h，φ152㎜井眼静压40～6OKN，水泥塞下沉不超过5cm。
三．井底动力钻具定向侧钻钻具组合的设计按SY/T 5619-1999 中第4条设计。
1．侧钻井井眼曲率的控制311.2㎜井眼：8-18°/100m215.9㎜井眼：10-30°/100m152.4㎜井眼：15- 40°/100m2．侧钻钻头的选型◆对于软地层、可钻性好的地层选用牙轮钻头。
◆对于硬地层、研磨性强的地层选用PDC或BDC钻头。
3．对于侧钻点位置原井眼是直井段或稳斜井段的侧钻井，侧钻钻具组合应是弯接头加螺杆钻具或弯螺杆钻具组合。
4．对于侧钻点位置有一定井斜、且井段有一定曲率的可以采用直钻具（直螺杆）稳斜或降斜侧钻。
四．侧钻施工1．定向要求(1) 下入侧钻钻具组合，下钻到底后下入有线（或无线）随钻测斜仪进行定向。
侧钻工艺技术
侧钻工艺技术第一节侧钻工艺原理及技术关键一、概述1、侧钻种类斜向器侧钻：在套管内欲开窗的位置固定一个斜向器，开窗工具靠斜向器的导斜作用开出窗口的侧钻工艺。
自由侧钻：欲开窗的位置不下斜向器，利用井下错断的套管或套管内落物的偏斜作用开出窗口的侧钻工艺。
定向侧钻：对侧钻开窗的方位有明确要求的侧钻工艺。
非定向侧钻：对侧钻开窗的方位无明确要求的侧钻工艺。
侧钻水平井：套管开窗井眼曲率、方位、水平段垂深、水平段长度有严格要求且井斜角达到85°以上的侧钻工艺。
侧钻分枝井及侧钻丛式井：在同一个套管里多处开窗侧钻或在一处开窗多方向侧钻，各个侧钻的轨迹、方位、井眼曲率、水平段垂深、长度各自有严格要求，形成不同方位，不同井眼曲率的分枝或多底定向井或水平井。
2、侧钻的适用范围（1）套管损坏严重，无法修复的井。
（2）井下发生复杂事故，无法处理的井。
（3）油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取防砂工艺的井。
（4）需要钻开井底附近新的含油层系。
（5）在海上、湖泊、大陆钻多底井等特殊要求。
3、侧钻方式选择侧钻方式选择应根据油田勘探、开发及油藏工程的要求，保证实现侧钻的目的，根据油田构造特征、油、气、水产状，侧钻后有利于提高油井产量和采收率及改善投资效益的原则。
4、窗口选择（1）为减小裸眼井段长度，缩短建井周期，窗口位置应保证有足够造斜井段的条件下尽量接近目的层。
（2）窗口位置应选择在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失地层等复杂层位，以避免开窗时出现复杂井况。
（3）窗口应选择在远离事故井段或套管损坏井段以上30m左右，有利于避开原井眼。
4）窗口以上上部套管应完好，无变形、漏失、破裂现象，以利于侧钻施工的采油工艺。
（5）窗口应选择在固井质量好、井斜小的井段，并避开套管接箍。
（6）窗口选择在上述原则的基础上，必须进行严格的通井和上部套管试压。
二、工艺原理在选定的套损井的套损点以上某一合适深度位置固定一专用斜向器，利用斜向器的导斜和造斜作用，使专用工具如铣锥等在套管侧面开窗，形成通向油层的必由通道，然后由侧钻钻具（包括钻头）斜直向钻开油层至设计深度，下入小套管固井射孔完成。
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套管开窗定向侧钻井施工工序
◆ 搬家安装 ◆ 前期工程（井眼准备
） ◆ 套管开窗 ◆ 裸眼钻进
◆ 完井电测 ◆ 下套管固井
搬家安装—井场布局
侧钻装备—XJ650修井机
装机功率 485kW 最大载荷 1470kN 井架高度 34m 修井深度 7500m 钻井深度 2500m (41/2”钻杆)
侧钻装备—四级净化循环系统
液压式卡瓦导斜器工作原理
利用钻具下放到预定位置，循 环冲洗后，投球，开泵蹩压，将 锚定机构的卡瓦推出，卡在套管 上以固定导斜器，再旋转钻具， 退出送入管，起出送入器。
磨铣开窗技术介绍—导斜器的送入
磨铣开窗技术介绍—导斜器的定向
陀螺定向
下陀螺仪器，根据陀螺仪器输出的工具面数据，在 井口用转盘转动钻具，来调整井下导斜器的方向。 对于井斜过大的井，考虑到座封时上部钻具压力激 动的影响，所以应多次上提下放钻具，以保证定向 的准确度。当导斜器方向确定后，锁死转盘，起出 陀螺仪器，进行下一步导斜器座封工作。
锻铣开窗特点
优点：开窗工具简单，操作简便；适用于各种 套管尺寸；可全方位定向侧钻，避开套管磁干 扰，一旦侧钻失败，易于补救。
缺点：需打水泥塞，施工周期较长；段铣长度 ：15～20m（国内）20～30m（国外） ，段 铣速度慢，切屑量大，易造成环空堆积而卡钻 ，对泥浆泵的磨损大，铁屑易吸附在套管上， 影响后期作业；不能一次切割多层套管。
井眼准备
◆ 刮壁通井 ◆ 校核原井眼数据 ◆ 确定开窗点、优化设计 ◆ 挤灰封堵下部井段 ◆ 下导向器、陀螺定向
选择开窗点的原则
◆开窗部位以上套管完好，无变形及漏失。 ◆套管外水泥封固良好。 ◆选在完好套管本体处，避开套管接箍。 ◆避开事故井段及复杂地层和坚硬地层。 ◆窗口位置还应考虑定向侧钻井身剖面的结构安排。
定向及水平侧钻工艺
2020/8/8
侧钻工艺技术的分类
自由侧 钻 井
套
管
定向侧 钻 井
内
开
大位移侧钻井
窗
侧
侧钻水平井
钻
侧钻分支井
套管开窗定向侧钻井 工艺技术
开 窗
定开向 窗侧钻钻进主要固工井艺技完术井
锻磨 铣铣 开开 窗窗
有无 线线 随随 钻钻
转螺 盘杆 钻钻 进进
尾筛 管管 全半 固固
尾筛 管管 射完 孔井
划线对中法
套管开窗控制技术
初开窗阶段
在该阶段磨铣过程中，应轻钻压慢转速，使铣锥与 导向器顶部斜面和套管内壁接触，在套管内壁和导斜面 上磨出一个均匀的接触面。钻压不能过大，如钻压过大 ，钻具发生弯曲，铣锥将出现严重磨削导向器顶部的后 果，因此，此阶段要保持钻具受压不发生弯曲变形是至 关重要的。
钻压 0-5KN
钻压 10-15KN
转速 80-120r/min
排量 10L/S
泵压 8MPa
推荐施工参数
套管开窗控制技术
修窗阶段
在修磨过程中，扭矩主要产生于铣锥侧面接触窗口处， 只要发现有扭矩，就在该点定点快速悬空钻进，直到扭 矩消失，上提下放钻具在该点不阻不挂为止。修磨长度 要大于整个开窗进尺长度(一般为3.5米左右)，上下反复 划眼直到没有遇阻现象。这样，开出的窗口才能满足下 步侧钻的需要，为侧钻施工提供一种良好条件。
定向侧钻井套管开窗
目前国内外套管内开窗的方法：段铣开窗 和斜向器－磨铣开窗两种方法。应用斜向 器－磨铣开窗方法较为广泛。
套管开窗技术
开窗 方式
优点
缺点
段 1.工艺和工具简单；
1.作业时间较长；
铣
2.工具费用较低，只需一套 段铣器和可更换的刀片；
2.套管切削的铁屑量大，清除困难 ，易在钻杆上形成“糖葫芦”而卡 钻
转速 60-80 r/min
排量 8L/S
泵压 8MPa
推荐施工参数
套管开窗控制技术
开窗铣进阶段
此阶段从铣锥底圆出套管到铣锥全部出套管外壁， 是整个过程中较为难以控制和掌握的阶段。当铣锥工作 状况比较稳定时，适当加大钻压，快速旋转，增加侧向 切削力，能提高切削速度，而且还有利于保护导向器。 但钻压过大容易造成铣锥提前滑出套管进入地层，从而 使窗口短小，因此必须控制好钻压。
磨铣开窗特点
优点：不需打水泥塞（必要时只打一次），施 工周期短；套管切屑量小，铁屑细小，常规泥 浆既可携带到地面；可一次穿过多层套管。
缺点：入井工具多，作业较复杂，对锚定工具 的可靠性要求很高；定向必须使用陀螺仪，一 旦定向有误，不易补救；易出现问题，给下步 工作带来困难。
磨铣开窗技术介绍
液压式卡瓦导斜器结构
窗
4.窗口如造形不好，影响下部起下 钻作业
锻铣开窗
锻铣器 水泥塞
锻铣开窗原理： 在设计位置将原井 眼的一段套管用锻 铣工具铣掉，锻铣 长度通常为16~25 米，以避免套管磁 场对随钻仪器的影 响，然后在该井段 注水泥，再利用侧 钻钻具定向钻出新 井眼。
段铣开窗工具
套管段铣器结构:
由保护接头、壳体、切断报知装置、活塞总成、弹簧、 刀 片、下稳定器等组成。
开 3.段铣后可任意方向侧钻； 3.段铣井段水泥封固质量要高；段
窗
4.受原井套管磨损、腐蚀的 影响小。
铣完需再打一个水泥塞。 4.作业窗口好
磨
1.施工环节多，使用的下井工具多 ；
铣 1.作业时间短； 2.需陀螺定向，费用高； 2.套管切削量少，铁屑少，
开 对钻井液要求不高。
3.定斜器无可钻性，如定位不好， 无法纠正
锻铣开窗工艺技术
锻铣前的准备工作
造斜点的选择要尽量减少老井段套管 报废长度，选择易开窗且地层相对稳 定的井段，充分发挥工具应有的造斜 能力；锻铣起始点要避开套管接箍， 选在套管接箍以下5~6米处，锻铣刀 片下井前要做张开试验，防止在下钻 时因刀片张开遇阻，损坏刀片。
锻铣时的注意事项
锻铣时要配置高粘度高切力的钻井液，保 证钻井液有足够的悬浮和携带能力；锻铣操 作要平稳，送钻要均匀，每锻铣0.5~1米时 要停止锻铣，循环25~30min钻井液，然后 停泵让锻铣工具进入套管1~2米，以检查刀 臂是否被卡；每次下入新刀片时，应在前次 锻铣井段划眼；锻铣过程中，要收集铁屑， 分析返出量与锻铣套管长度是否相符，若返 出量少要停止锻铣，循环一周，必要时提高 钻井液粘度及切力。
锻铣完成后的工作ห้องสมุดไป่ตู้
定向前要充分大排量洗井，清除残余 铁屑，如果定向时发现锻铣井段粘有大 量铁屑或留有薄层套管，应再次下锻铣 工具进行划眼，以免对测量仪器产生磁 干扰。注水泥塞要求管柱下到锻铣段下 部50米，水泥塞应有足够的强度和韧性 ，一般在固井水泥中加纤维。水泥凝固 后即可进行定向侧钻。
磨铣开窗工具