定向井井身质量要求

定向井井身质量要求
SY/T 5948-94
1 主题内容与适用范围
本标准规定了定向井井身质量的要求。

本标准适用于定向井,不适用于水平井。

2 引用标准
SY/T 5088 评定井身质量的项目和计算方法 3 定向井井身质量的评定项目和计算方法
定向井井身质量的评定项目和计算方法按SY/T 5088中2.2条和2.3条执行，并增加井身轨迹符合率考核项目，其计算方法见附录A(参考件)。

4 数据测量与测读要求
4.1 在钻井设计中,对测量点的间距应分段作出具体规定。

4.2 定向井井身质量评定项目所采用的数据以磁性单、多点照相测斜仪器或陀螺单、多点照相测斜仪器测量的数据为准。

4.3 井斜角测量的单位是度,单、多点仪器测量的单位以0.25°为基本测读单元,即取0.25°,0.5°，0.75°。

4.4 方位角测量的单位是度,单、多点仪器测量数据以1°为基本测读单元。

5 定向井井身质量要求
5.1 全角变化率
全角变化率分三种情况：第一种是钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值；第二种是不易形成键槽的全角变化率限定值；第三种是套管柱抗弯曲强度的全角变化率限定值。

可根据实际情况选择采用。

5.1.1 钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值
钻杆疲劳破坏的全角变化率限定值由式(1) ―(5)计算：
())1(tanh 75.3437 KL
KL ED G b m σ=()
()21031.21094.167101034.12
8108 ⨯-⨯--⨯=-t t b
S S σ()
3/ A T S t =
式中: G m —最大全角变化率，(°)/3Om ； E —弹性模量，2.059×1011Pa ； D ，d —钻杆外径、内径，m ； L —两钻杆接头间距的一半，m ； I —钻杆断面的轴惯性矩；m 4； T —弯曲井眼处钻杆轴向拉伸载荷，N ； σb —弯曲井眼处允许的最大弯曲应力，Pa ； A —钻杆本体的横截面积，m 2；
S t — 弯曲井眼处钻杆轴向悬浮拉伸应力，Pa ； 5.1.2 不易形成键槽的全角变化率限定值
不易形成键糟的全角变化率限定值由式(6)计算:
式中：F —作用在钻杆接头上的侧向力，N ； L —两钻杆接头间距的一半，m ； T —弯曲井眼处钻杆轴向拉伸载荷，N 。

5.1.3 套管柱抗弯强度的井眼全角变化率限定值
套管柱抗弯强度的全角变化率限定值按式(7)、（8)计算：
()45
.0 ⎪⎭
⎫
⎝⎛=EI T K ()
()
564
44 d D I -=
π()644.859' LT
F
G m =
()
775.3437'"
t
b
m
ED G
σ=
式中：σˊb —允许的套管最大弯曲应力，Pa ； σS —套管钢材的最小屈服极限，Pa ； σt —弯曲井眼处套管轴向拉应力，Pa ； n —套管强度设计抗拉安全系数； E —弹性模量，2.0594×1011Pa ； D t —套管外径，m 。

5.2 靶心距
5.2.1 定向井靶区半径根据不同垂深,分井深规定(见表1)。

5.2.2 多目标定向井要分目标进行靶心距的考核。

表1 分井深靶区半径要求
m
5.3 有特殊要求的定向井全角变化率、靶区半径
有特殊要求的定向井全角变化率、靶区半径以钻井工程设计书中的要求为准。

5.4 井身轨迹符合率
井身轨迹符合率的要求由钻井工程设计规定.
()
8' n
t
s b σσσ-=
附录A
井身轨迹符合率计算方法
(参考件)
A1 计算出实钻轨迹上所有测点至设计轨道的空间距离，得到表A 对应点数据。

表A 测点和空间距离对应点
A2 按式(Al)计算出空间距离加权平均值P 。

A3 按式(A2)求得轨迹符合率S r 。

式中：S r —井身轨迹符合率，%； R —该井的靶区半径，m ； P —空间距离加权平均值，m 。

()()()
()
12
221
1
2112111A L L L L P L L P L L P P n n i n n n i i i --+-+-=∑-=--+()()
2%100A R
P R S r -=
评定井身质量的项目和计算方法
SY/T 5088-93
1 主题内容与适用范围
本标准规定了评定钻井井身质量的项目和计算方法。

本标准适用于勘探开发石油天然气的直井和定向井。

2 评定井身质量的项目
2.1直井井身质量的项目
最大全角变化率G m(°)/3Om；
井身规定点的水平位移S z，m；
最大井斜角αm，(°)
平均井径扩大率C p，%；
最大井径扩大率C m,%。

注：①在钻井设计中,应分井段作出具体的规定。

②钻井设计中,应对“井身规定点”的含义作出具体规定,如“井底”、“目的层顶面处”等。

2.2 定向井井身质量的项目
最大全角变化率G m，(°)/3Om；
靶心水平距S n，m；
靶心垂直距ΔH，m；
靶心空间距R，m；
平均井径扩大率C p，%；
最大井径扩大率C m，%。

注：①在钻井设计中,应分井段作出具体的规定。

②对于一般定向井,只须规定靶心水平距,如有需要也可同时规定靶心垂直距,对于特殊定向井(如救险井),只须规定靶心空间距离。

3 评定井身质量的计算方法
3.1 全角变化率
3.1.1 计算法
全角变化率按(1)式计算：
注:1)计算中,如果ΔФab 即(Фa -Фb )的绝对值大于180°，当(Фa -Фb )>0时,则ΔФ
ab =Фa -Фb -360°；当(Фa -Фb )<0
时,则ΔФab =Фa -Фb +360°。

式中： G ab —测量点a 和b 间井段的全角变化率，（°）/30m ； ΔL ab —测量点a 和b 间的井段长度，m ； αa —测量点a 处的井斜角，（°）； αb —测量点b 处的井斜角，(°)；
ΔФab —测量点a 和b 间的方位变化量（a 和b 两测量点方位角Фa 和Фb 终边的夹角)，（°)。

3.1.2 查表法
为了减少计算工作量,可以采用根据上述公式制作的全角变化率表查表计算。

3.2 直井井身规定点的水平位移
3.2.1 直井井身规定点的水平位移应根据井身规定点的坐标值和井口坐标值计算。

3.2.2 根据井斜测量数据计算井身规定点的坐标值时,应采用平均角法或校正平均角法,这些方法的计算公式见附录A(补充件)。

3.3 井径扩大率 3.3.1 平均井径扩大率
某井段的平均井径扩大率用(2)式计算：
式中：C P —平均井径扩大率，%；
()()12
sin 30222 b
a ab
b a ab
ab L G αααα+∆Φ+-∆=
()
2%100 ⨯-=
b
b
ph p D D D C
D ph —实测平均井径，mm ； D b —钻头直径，mm 。

3.3.2 最大井径扩大率
某井段的最大井径扩大率用（3)式计算：
式中： C m —最大井径扩大率，%； D mh —实测最大井径，mm 。

3.4 定向井靶心距 3.4.1 靶心水平距
定向井靶心水平距,应根据井眼轴线与靶区平面交点(即中靶点)和设计靶心的坐标值计算。

根据井斜测量数据计算此交点和靶心坐标值时,应采用校正平均角法或平均角法计算,计算公式见附录A(补充件)。

3.4.2 靶心垂直距
定向井靶心的垂直距等于实际井眼轴线与靶区平面交点(即中靶点)的垂直井深和设计靶心垂直井深之差值。

实际中靶点的垂直井深应采用校正平均角法或平均角法计算,计算公式见附录A 。

3.4.3 靶心空间距
定向井靶心空间距离按(4)式计算：
式中: R —靶心空间距，m ； ΔH —靶心垂直距，m ； S s —靶心水平距，m 。

4 井斜测量的规定
4.1 在钻井设计中,对测斜点的间距应分井段作出具体规定。

4.2 井斜角测量的单位是“度”，不足一度的量,以0.25°为基本测读单元,即取0.25°、0.50°和0.75°。

()3%100 ⨯-=
b
b
mh m D D D C ()
42
2 s S H R +∆=
4.3 方位角测量的单位是“度”。

附录 A
直井井身规定点的水平位移和定向井靶心水平及垂直距的计算公式表
(补充件)
注：计算ΔN i和ΔE i时，如果αi=0，则Фi=Фi-1，如果αi-1=0，则Фi-1=Фi。

定向井技术装备配套要求
Q/SY JD316-2000
1 主题内容及适用范围
本标准规定了冀东油田定向井钻井技术服务队伍的仪器、设备配套要求。

2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中的引用而构成为本标准的条文。

在标准出
版时,所示版本均为有效。

所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨、使用下列
标准最新版本的可能性。

SY/T 5619（ZB/TE 13002）定向井下部钻具组合设计作法
3 测量仪器及设备选用规定
3.1 定向井单井测量仪器及设备
3.1.1 钻井队配备的仪器和设备见表1。

表1
3.1.2 定向井专业技术服务单位配备的仪器和设备见表2。

表2
3.2 在深井定向、扭方位及三维绕障时根据设计审批可采用有线或无线随钻测斜仪。

3.3 在有磁干扰条件的测量作业,采用陀螺测斜仪。

3.4 根据实际需要,可选用低速大扭矩螺杆钻具,导向螺杆钻具,固定式可调式弯壳
体螺杆钻具,遥控弯接头等新型工具。

3.5 除常用钻井仪表外,应采用转盘扭矩仪,以及必要的钻井液性能测试和分析仪器。

4 装备要求
4.1 每半年对定向井测斜仪器单元送交计量部门进行井斜角、方位角和工具面角全量
程的精度检修和调校。

4.2 测斜绞车必须满足相应井深的测斜能力。

4.3 动力钻具在下井前必须检查试运转,一口井检修一次,各项技术性能达到检测标
准要求后方可使用。

4.4 稳定器的要求
4.4.1 稳定器类型选择,在软地层中,一般应选用支撑面较宽,过水断面积较大的三螺
旋稳定器；在硬地层中应选用支撑面较窄的稳定器。

4.4.2 稳定器的外径磨损应不大于2mm。

钻井井身质量标准及定向钻井工艺技术要求
Q/SY JD301-2000
1 主题内容与适用范围
本标准规定了钻井工程井身质量标准和定向钻井工艺技术要求。

本标准适用于中国石油冀东油田油气井钻井井眼轨迹控制、测斜数据处理、井身质量评价。

2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。

本标准出版时所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

SY/T 5088-93 评定井身质量的项目和计算方法
SY/T 5948-94 定向井井身质量要求
SY/T 5955-94 定向钻井工艺技术要求
SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法
3 井身质量的评定项目
3.1 直井井身质量的评定项目
3.1.1 最大全角变化率G m，不大于3︒/25m，最大井斜变化率不大于2︒/100m；
3.1.2 最大井斜和井底水平位移见下表
表1
3.2 常规定向井井身质量评定项目
3.2.1 最大全角变化率G m，不大于4︒/25m；
3.2.2 任意井段连续三点全角变化率不大于3︒/25m；
3.2.3 靶半径见下表
表2
3.3 合格井条件：达到3.1规定的直井为合格直井；达到3.2规定的定向井为合格定向井。

3.4 有特殊要求的井其合格井条件以钻井工程设计中要求为准。

4 定向钻井工艺技术要求
4.1 定义：定向井和直井钻井都属于本标准规定的定向钻井。

4.2 钻井设计
4.2.1 地质设计
地质设计除按SY 5333第6章规定进行外，还应满足下列要求：
a 提供由高斯—克吕格坐标系的纵坐标、横坐标和垂直深度组成的井口坐标、各目标点的坐标，垂直深度应经过补心海拔高差校正；
b 提供设计井所经过各地层的地层倾角、地层上倾方位，所过断层的倾角、倾向、垂直深度。

4.2.2 确定井口坐标
4.2.2.1 预选井口坐标时，应尽量避免绕障。

若必须进行绕障作业时，应有资料能准确描述障碍物的空间位置。

若无资料或资料不足时，必须进行必要的测量作业。

4.2.2.2 二维剖面多目标井井口坐标预选和现场选定井位都必须在设计方位线上进行。

4.2.2.3 救险井的井口位置必须处于喷井季风上风方向，并保持一定的安全距离。

4.2.2.4 必须以复测井口坐标作为设计依据。

4.2.3 工程设计
4.2.3.1 提出分井段施工技术措施和要求，附造斜点至井底间距为30m的设计井身轨道数据和设计井身轨迹图，垂直井段和稳斜段可只提供起点和终点数据。

4.2.3.2 提出井眼轨迹符合率要求和各目标点靶区半径。

4.2.3.3 丛式井应绘制地面井口布置图，注明邻井的井口坐标、造斜点、方位、位移、井深等内容。

4.2.3.4 三维绕障井和调整加密井应给出供现场参考的障碍井的轨迹数据，提出防碰井段预告和措施。

4.3 井眼轨迹控制
4.3.1 直井的钻进
4.3.1.1 定义：井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率在本标准3.1范围内的井为直井。

4.3.1.2 应采用钟摆钻具或塔式钻具，按设计的钻井参数钻进，井身质量指标达到本标准3.1规定。

4.3.1.3 直井的测斜规定：井深不深于2500m时单点监控测斜间距不大于60m，井深深于2500m时每趟钻投测一次单点。

特殊情况加密测点。

4.3.1.4 直井的井斜数据监测仪器为虹吸测斜仪或磁性单点测斜仪。

4.3.2 定向井钻进
4.3.2.1 直井段钻进，在定向井中，满足4.3.1.1规定的井段为直井段，其井身质量指标要达到3.1规定，钻井工艺执行4.3.1.2和4.3.1.3。

4.3.2.2 定向井的井斜数据监测仪器为磁性单点测斜仪，在有磁性干扰的井或井
段，应用陀螺测斜仪监测。

4.3.2.3 造斜点深于500m或老平台钻丛式井或三维绕障井，钻达造斜井深必须按每一立柱一点的测斜间距测全直井段的轨迹数据，根据数据处理结果确定造斜方案。

4.3.2.4 下动力钻具造斜时，可用井下动力钻具配合弯接头或弯外壳动力钻具造斜。

造斜段全角变化率达到本标准3.2的规定。

4.3.2.5 井身轨迹的计算和作图按SY/T 5435的规定执行。

4.3.2.6 根据测斜数据和轨迹图分析井眼曲率、井斜角、方位角变化，参照邻井资料，预测并设计待钻井眼轨道，及时调整钻井参数和钻具组合。

为保证较高的井眼轨迹符合率，要求实际井斜角与设计井斜角的偏差一般不得超过±3°，最大不得超过±5°；方位角与设计值的偏差一般不超过±10°，最大不得超过±20°。

4.3.2.7 定向、扭方位装置角计算可按沙尼金图解法或解析法确定。

4.3.2.8 造斜、增斜、降斜、调整方位施工时，单点测斜间距不超过30m，稳斜段单点测斜间距不超过50m。

4.3.2.9 丛式井、三维绕障井和调整加密井，在设计提示的防碰井段，现场应采用1：100局部放大井眼轨迹图和20m半径内井间距离扫描图，随钻作图分析，及时确定每一测点的井间距离。

4.3.2.10 在防碰井段钻进时，测斜间距不大于10m。

应检查测斜结果中方位是否受到了邻井磁干扰，观察钻速、转盘扭矩变化。

如果出现异常情况应立即停钻，检查岩屑中是否出现水泥和铁屑等物，分析原因。

4.3.2.11 救险井应根据测斜数据及时计算与喷井间的距离。

4.3.2.12 井身轨迹控制所用工具、仪器、设备的配备、质量、检测要满足Q/SY JD316-2000《定向井技术装备配套要求》。

5 资料要求
5.1 测斜数据处理
5.1.1 表层井段井斜、方位不作测量，但测斜数据处理以井口为起点，井斜、方位以0°计算。

5.1.2 定向井的井眼轨迹计算和作图应以无弯曲井下工具工况下的磁性多点测斜仪在非磁钻铤内测取的井斜数据为准，其方位角要用当时地理位置的磁偏角加以修正，最大测斜间距不得超过30m 。

5.1.3 直井的测斜数据除可用5.1.2要求的测斜仪测取外，还可用电测连续测斜仪测取，最大测斜间距不大于30m 。

5.1.4 井斜角的测量单位是度，磁性单、多点测量数据以0.25︒为基本测读单元，即取0.25︒、0.5︒、0.75︒，电子单、多点的测量数据取小数点后两位小数。

5.1.5 方位角的测读单位是度，磁性单、多点仪器的测量数据以0.5︒为基本测读单元，电子单、多点的测量数据取小数点后两位小数。

5.1.6 测斜数据处理采用曲率半径法，一律用计算机处理、打印、作图。

曲率半径法计算公式见附录。

5.2 定向井资料上交要求：《定向井完井报告》一式三份；读取测斜数据的原始记录，如单点底片、多点胶卷、电子单、多点数据的磁盘文件，单、多点测斜记录注明测量人、测量时间、井深、井斜、方位，多点测斜记录同时注明仪器通电时间，仪器照相时间间隔。

附录
曲率半径法计算公式 a. 当αi ≠αi-1且φi ≠φi-1时
b. 当αI =αi-1且φi ≠φi-1时
()
()()()()318021801
180
112
112
1B Cos Cos Cos Cos L E B Sin Sin Cos Cos L N B Sin Sin L D i i i i i i i i i i i i i i i i i
i i i i -----∆⨯∆--⨯
⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯∆=∆------∆⨯∆--⨯
⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯∆=∆------------------⨯
∆-⨯
∆=∆-----φαφφααπφαφφααππ
ααα
c. 当αi ≠αi-1且φI =φi-1时，∆D i 按式B1计算
d.当αI =αi-1且φI =φi-1时，∆D i 按式B4计算 式中 ∆D i-----第i 个测段的垂深增量，m ； ∆L i -----第i 个测段的段长，m ； ∆N i -----第i 个测段的N 坐标增量，m ； αi ，φi -----第i 个测段的井斜、方位角，度； ∆αi ，∆φi -----第i 个测段的井斜、方位角增量，度。

∆Ei------第i 个测段的E 坐标增量，m ；
()
()
6
180
5
180
411B Cos Cos Sin L E B Sin Sin Sin L N B Cos L D i
i i i i i i i i i i i i i i --------------∆-⨯⨯
⨯
∆=∆--------------∆-⨯⨯⨯∆=∆----------------------------⨯∆=∆--φφφαπ
φφφαπ
α()()8180718011B Cos Cos Sin L E B Cos Cos Cos L N i
i i i i i i
i i i i i ---------------∆-⨯⨯∆=∆--------------∆-⨯⨯
∆=∆--αααφπαααφπ。